早期的加速器技术受限于高压电场，只能让带电粒子加速一次，能量受限。R. Wideröe等科学家在20世纪20年代尝试利用多次加速方式，如钠、钾离子的二次加速，理论上能实现高能量，但由于技术限制，这种装置成本高昂且体积庞大，不适用于轻离子加速，因此未能广泛应用。
1930年，Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的创新理论，设想利用磁场使粒子沿圆弧轨道旋转，通过高频电场反复加速，以达到高能量。1931年，他和M. S. Livingston成功研制出第一台回旋加速器，直径10cm，能加速氘离子至80keV，证实了理论。随后，更大的25cm直径回旋加速器在M. Stanley Livingston资助下诞生，粒子能量可达1MeV，标志着回旋加速器的里程碑式突破。
自30年代以来，回旋加速器发展分为两个重要阶段。经典回旋加速器在劳伦斯原理基础上建立，但受相对论效应影响，能量上限有限。后来，基于托马斯的建议，同步回旋加速器通过调整加速电压频率解决了这个问题，能将粒子加速至700MeV。60年代，等时性回旋加速器出现，如3个扇极组合的等时性回旋加速器，能量可调，对正离子进行精确加速，用于研究和束流控制。
进入70年代，为满足重离子物理研究，全离子、可变能量的等时性回旋加速器被研制，提升了加速器的效率。同时，超导磁体的应用进一步推动了加速器技术的发展，如Fermi National Accelerator Laboratory的Main Ring和Tevatron，以及Geneva的European Laboratory for Particle Physics的SPS。劳伦斯因他的贡献，于1939年荣获诺贝尔物理学奖。
回旋加速器 英文：Cyclotron 它是利用磁场使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置。是高能物理中的重要仪器。