实验室基本定位是：以粒子物理为核心，通过理论、实验的深入研究和探测技术的深度研发，产生引领性科研成果，并注重发展粒子物理实验技术在其它科学领域的应用，促进交叉学科的发展，服务国家科学事业。建立起以粒子物理与相关交叉领域科学研究、技术研发与人才培养的高级平台。

实验室主任是长江学者梁作堂教授，学术委员会主任是吴岳良院士。

目前设有粒子物理，粒子物理软件与计算平台，粒子探测技术，粒子与物质相互作用，空间粒子与辐射探测五个研究方向，学术带头人分别是司宗国教授、黄性涛教授、王萌教授、王雪林教授和陈耀教授。

实验室设有四个实验平台：

（一）粒子探测技术实验平台

该平台的主要研究内容是新型与传统粒子探测器的研制及性能测试，结合所参加的粒子物理实验的需求，提供研发能力与技术保障。

（二）离子束应用实验平台

该平台的主要研究内容是离子束技术对光学材料、核材料的改性，以及新型微纳结构的设计与表征，以中低能加速器为研究平台，促进其在光子学、信息科学、纳米材料和核材料科学等领域的应用。

（三）辐射探测材料实验平台

结合粒子探测器研制的需求与加速器材料改性的应用，探索研究新型辐射探测材料的制备和材料性能的测试。所研究的辐射探测材料主要包括闪烁体与半导体，并将后者用于器件制备，研制出高灵敏、快速响应的辐射探测器件。

（四）数据处理与密集计算实验平台

该平台的主要研究内容是综合运用先进的数学方法、计算机技术、软件开发技术、信息处理技术、网络技术等，开展粒子物理研究方面应用软件的设计与开发，提高和加快对粒子物理实验数据处理的过程，提出和发展对粒子物理真实过程进行模拟的蒙特卡罗方法和技术，以及对粒子物理实验数据的进行获取、传输、存储和处理的新技术和新方法。