Cette organisation est implantée à Meyrin, à la frontière de la France et de la Suisse, et s'étend sur les deux pays. C'est un laboratoire international de physique fondamentale, destiné à la l'étude des constituants ultimes de la matière, les particules, et de leurs interactions. Le Cern utilise à cette fin des accélérateurs et des détecteurs de particules. Les accélérateurs portent des faisceaux de particules à des énergies très élevées pour les faire entrer en collision avec d'autres faisceaux ou avec des cibles fixes. Les détecteurs permettent d'observer et d'enregistrer ces collisions.
Depuis sa création, le Cern a construit une succession de machines de plus en plus puissantes : un synchrotron à protons de 25 GeV (25 milliards d'électronvolts), mis en service en 1959 ; un supersynchrotron à protons de 450 GeV, mis en service en 1976 ; un grand collisionneur électrons-positrons, le LEP (large electron positron collider), le plus grand anneau de collisions du monde (27 km de circonférence, mis en service en 1989, qui a permis d'atteindre des énergies supérieures à 200 GeV ; enfin, un grand collisionneur de hadrons, le LHC (Large Hadron Collider), mis en service en septembre 2008. Les deux premiers fonctionnent toujours, tandis que le LEP a été arrêté en novembre 2000 pour permettre la construction du LHC, qui utilise le même tunnel mais accélère des protons dans les deux sens et doit atteindre une énergie de 7+7 TeV (soit 14 TeV en collision).