Ce sont les détecteurs qui rendent possible la mesure de l'énergie et de la trajectoire des particules créées lors de la collision. A partir de cette information, les particules peuvent être identifiées.

Trois types de détecteurs sont généralement utilisés:

• Au centre se trouvent les trajectographes qui mesurent les trajectoires des particules chargées. Les trajectographes sont soit des chambres à fils qui consistent en un ensemble de fils dans une chambre contenant du gaz, soit des semiconducteurs constitués de matériau semiconducteur tel que du silicium. Les semiconducteurs sont des détecteurs de grande précision mais sont onéreux à la fabrication et sensibles aux radiations. Les particules peuvent traverser les trajectographes sans en être trop affectées (leur énergie et leur trajectoire ne sont presque pas modifiées).
• Dans les couches suivantes, on retrouve les calorimètres qui mesurent l'énergie des particules. Lorsqu'une particule rencontre le calorimètre, une gerbe de particules secondaires est créée. La taille de la gerbe permet la détermination de l'énergie de la particule incidente. Deux types de calorimètres existent. Le plus central est le calorimètre électromagnétique mesurant l'énergie des électrons, positrons et des photons. Vient ensuite le calorimètre hadronique mesurant l'énergie des hadrons.
• Dans la couche la plus externe, les chambres à muons permettent la détection des muons et anti-muons qui sont les seules particules (avec les neutrinos) à pouvoir traverser les calorimètres. Comme les calorimètres, les muons produisent une gerbe de particules secondaires à leur passage dans les chambres à muons.

DELPHI était l'un des détecteurs de l'accélérateur LEP. Il consistait en un ensemble de détecteurs décrits plus haut. DELPHI a été retiré pour laisser place à ATLAS, lequel est du même type mais beaucoup plus grand. Il sera opérationnel lors du démarrage du nouvel accélérateur LHC.