総合研究大学院大学高エネルギー加速器科学研究科加速器科学専攻では、粒子加速器とその関連装置の原理から設計・製作にかかわる様々な科学技術を学び研究を行います。大学共同利用機関法人である高エネルギー加速器研究機構（KEK）で加速器科学専攻の教育・研究活動が展開されています。

粒子加速器は、素粒子・原子核・物質構造・材料・生命・医療と、この宇宙のあらゆる物質階層を解明する手段として広く利用されています。KEKのつくばキャンパスでは、小林・益川理論（2008年ノーベル物理学賞）を実験的に検証し世界最高のルミノシティを誇った電子・陽電子衝突装置Ｂファクトリー（周長3キロのKEKBリングと全長600メートルのリニアック)をさらにアップグレードしたスーパーKEKBファクトリー計画のための大改造が進行中で、まもなくビーム試験が開始されます。フォトンファクトリーではPFとPF-ARの二つのシンクロトロン放射光利用リング及び低速陽電子用リニアックが運転中で、国内最大規模のユーザーに様々な光・ビームを提供しています。東海キャンパスでは、中性子科学やニュートリノ実験などのため世界最高レベルのビーム出力を目指す大強度陽子加速器施設（J-PARC）が稼働中です。また、国際リニアコライダー（ILC）やエネルギー回収型リニアック（ERL）など将来の加速器に向けての技術開発も行われています。

加速器科学は総合科学であり、理学・工学の様々な知識と技術を結集しなければ超高性能の加速器は作ることができません。このことは、BファクトリーやJ-PARC加速器の成功などの近年の加速器科学の劇的な進化を見れば明らかですが、同時にこの分野には依然として未開拓の多くの謎と解決すべき課題が潜んでいます。加速器科学専攻には総研大最大の180人以上の教員が所属し、超高性能加速器に関する様々なテーマの教育・指導を行う態勢が整っています。