Syklotroni on eräänlainen hiukkaskiihdytin, joka käyttää jatkuvaa magneettikenttää ja vuorottelevia sähkökenttiä hiukkasten kiihdyttämiseksi spiraaliliikkeessä. Tämäntyyppiset hiukkaskiihdyttimet olivat ensimmäisten joukossa, ja niillä on useita etuja verrattuna varhaisiin lineaarisiin kiihdyttimiin, kuten pienemmät kokovaatimukset. Vaikka tekniikan kehitys on mahdollistanut monimutkaisempien hiukkaskiihdyttimien käytön, syklotroneille on edelleen joitain käyttötarkoituksia useilla eri aloilla. Syklotronia voidaan edelleen käyttää fysiikan kokeissa, erityisesti monivaiheisen kiihdyttimen varhaisena osana.
Vuonna 1932 kehitetty syklotroni on hiukkaskiihdytin, joka käyttää pyöreää liikettä, tyypillisesti ulospäin kasvavassa spiraalissa, hiukkasten kiihdyttämiseksi useisiin eri käyttötarkoituksiin. Hiukkasten kiihtyvyys vaatii tyypillisesti melko suuren etäisyyden, jotta hiukkaset voivat saavuttaa riittävän nopeuden kokeissa käytettäväksi. Syklotronin rakenne mahdollistaa kuitenkin pienempien kiihdyttimien käytön tehokkaasti, koska hiukkanen liikkuu pyöreällä liikkeellä ja kulkee suuren matkan ilman pitkää suoraa käytävää.
Syklotroni toimii pohjimmiltaan käyttämällä paria suuritehoisia elektrodeja, joista jokainen on muotoiltu D -kirjaimeksi ja joiden litteät sivut ovat toisiaan kohti, täydellisen pyöreän muodon luomiseksi. Alkaen ympyrän keskeltä, hiukkanen alkaa siirtyä pois keskustasta, mutta vetovoiman ja vastenmielisyyden avulla se sen sijaan vedetään pyörivään liikkeeseen. Diodit varaavat varausta keskenään, joten hiukkanen kiihtyy kohti yhtä, sitten kaartuu ympäri, kun se työntää sen pois ja vetää puoleensa toista kohti, ja jatkaa sitten kuviota kahden elektrodin välillä. Tämä loisi täydellisen pyöreän liikkeen, jos se jätettäisiin yksin, mutta kahden diodin väliin syntyy magneettikenttä, joka on kohtisuorassa hiukkasen kiertoliikkeeseen nähden.
Tämä magneettikenttä siirtää hiukkasen liikettä hieman, joten joka kerta kun se kulkee kahden elektrodin välillä, sitä siirretään hieman poispäin ympyrän keskustasta. Kun hiukkasta liikutetaan hieman ulospäin, kiihdytyksen aikana kulkemastaan polusta tulee ulospäin kasvava kierre eikä ympyrä. Tämä mahdollistaa hiukkasen lopulta osuvan kohdealueeseen suojarakenteen sisäpuolelle, missä se voidaan sitten ohjata jatkotutkimuksiin tai käyttöön.
Yksi syklotronin suurimmista haitoista on, että kohdealuetta voidaan käyttää vain hiukkaselle, joka kulkee nopeuksilla, jotka voidaan laskea oikein Newtonin fysiikan avulla. Suuremmat nopeudet aiheuttaisivat relativistisia vaikutuksia ja tavoite ei osuisi kunnolla, mikä tarkoittaa, että syklotroni ei tyypillisesti pysty tuottamaan kiihtyvyystasoja, joita uudemmat, lineaariset kiihdyttimet voivat. Kuitenkin on kehitetty isokronisia syklotroneja, jotka voivat kompensoida hiukkasen suhteellisia muutoksia ja voivat olla varsin tehokkaita.