Fou construït pel CERN del 1998 fins al 2008, amb la col·laboració de més de 10.000 científics i enginyers de més d’un centenar de països. Té com a missió principal verificar les teories i prediccions sobre les partícules subatòmiques i el seu comportament, especialment del model estàndard, amb alguns centres d’atenció preferent, com són el bosó de Higgs i les teories sobre supersimetria. L’estructura principal és un túnel circular de 27 km de longitud, situat a una profunditat d’entre 50 m i 175 m, on les partícules són sotmeses a grans velocitats per tal d’obtenir energia. La xarxa d’anàlisi i processament de dades generades per l’LHC és una de les més grans del món i comprèn uns 170 centres informàtics distribuïts per trenta-sis estats. Entrà en funcionament al setembre del 2008 i, fins al començament del 2011, s’hi feren col·lidir nuclis de plom amb una energia de fins 574 TeV per nucli i protons amb energies de fins 3,5 TeV per protó.
Al Gran Col·lisionador d’Hadrons s’emplacen sis experiments, cadascun amb un detector diferent. Són l’ALICE (A Large Ion Collider Experiment, ‘experiment del Gran Col·lisionador d’Ions’), l’ATLAS (A Large Toroidal LHC ApparatuS, ‘gran aparell toroidal del Gran Col·lisionador d’Hadrons’), el CMS (Compact Muon Solenoid, ‘solenoide compacte per a muons’), l’LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment, ‘experiment de bellesa al Gran Col·lisionador d’Hadrons’, on bellesa es refereix a l’altre nom del quark fons), el TOTEM (TOTal Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation Measurement, ‘secció eficaç total, dispersió elàstica i mesura de la dissociació per difracció’) i l’LHCf (Large Hadron Collider forward, ‘cap endavant del Gran Col·lisionador d’Hadrons’). Al maig del 2011, s’hi creà i observà plasma de quarks i gluons. Al desembre del 2011, el CERN informà que en l’ATLAS s’havia observat una nova partícula predita pel model estàndard, el mesó χb (3P), i postulà també que si el bosó de Higgs existís, hauria de ser detectable entre 115 i 130 GeV. Al març del 2013 el CERN anuncià la identificació d’aquesta partícula després d’analitzar la descoberta d’un bosó de 125 GeV. El mateix any, l’LHC fou tancat per augmentar-ne la capacitat, fins al març del 2015, en què tornà a operar i passà de 4 TeV a 6,5 TeV per protó. Al juliol del 2015 científics de l’LHC confirmaren la descoberta del pentaquark, una partícula predita els anys seixanta la identificació de la qual s’anuncià a mitjan dècada del 2000.