Циклотро́н (от цикло... и ...трон), циклический резонансный ускоритель заряженных частиц (протонов и ионов). Представляет собой кольцеобразный электромагнит, между полюсами которого помещена вакуумная камера с ускоряющими электродами внутри. Частицы ускоряются локализованным между электродами высокочастотным электрическим полем постоянной частоты с напряжённостью порядка 10 кВ/см, многократно проходя ускоряющий зазор и двигаясь по спиральной траектории в постоянном по времени магнитном поле, направленном перпендикулярно плоскости движения частиц. Частота обращения частиц в циклотроне почти не зависит от их скорости (энергии): при многократном прохождении ускоряющего зазора вместе со скоростью частицы увеличивается и радиус её движения, а также средняя (по азимуту) величина магнитного поля.

Циклотрон изобретён в 1929 г. Э. О. Лоуренсом; в 1931 г. в Радиационной лаборатории Калифорнийского университета (ныне Берклиевская национальная лаборатория) осуществлена первая экспериментальная демонстрация его действия: на 4-дюймовом (по диаметру полюса электромагнита) циклотроне ионы молекулярного водорода были ускорены до энергии 80 кэВ. В СССР первый циклотрон с диаметром полюса 1 м построен в Радиевом институте в 1937 г. Через год ускоритель был введён в эксплуатацию, ток ускоренных до 6 МэВ дейтронов составил примерно 40 мкА.

В циклотроне можно выделить следующие основные системы: магнитная (электромагнит с источником постоянного тока), ускоряющая (полые электроды и генератор высокочастотного напряжения), ионный источник, вакуумная камера со средствами откачки, система вывода. Ток пучка частиц на выходе из циклотрона составляет от нескольких сотен наноамперов до единиц миллиамперов, сам пучок является квазинепрерывным.

Циклотроны подразделяют на классические (с почти однородным, немного спадающим от центра к радиусу вывода частиц магнитным полем между полюсами) и изохронные (с пространственной вариацией магнитного поля и ростом его среднего по азимуту значения от центра к краям электромагнита). Вариация поля создаётся при помощи переменного по азимуту и радиусу зазора между полюсами электромагнита. Существуют циклотроны с т. н. разделёнными секторами, в которых магнитная система всего ускорителя состоит из нескольких отдельно расположенных магнитов-секторов.

Энергия пучка, получаемого на современных циклотронах, лежит в диапазоне от единиц до нескольких сотен мегаэлектронвольтов. Циклотроны производятся на коммерческой основе и используются преимущественно для решения прикладных задач, а не для фундаментальных исследований. Так, циклотроны применяют в радиационной медицине для облучения ионными пучками злокачественных опухолей, при производстве изотопов, изготовлении фильтров на основе трековых мембран, для улучшения свойств полимерных материалов, модификации кристаллов.