線形加速器ともいい、電子またはイオンを直線的に走らせながら加速し、高エネルギーの電子ビームまたはイオンビームを得る装置。特徴として、電子またはイオンの走行時間に合わせて電極を並べ、電極に供給した高周波の電場を利用して加速する。電子とイオン（例えば陽子）では質量が異なるために同じ運動エネルギーでも速度が極端に違う。したがって、異なる設計が必要となる。直線加速器には多くの用途があり、大型のものは素粒子研究、小型のものは医療用や工業用に使われている。