ATLAS-eksperimentet er det største af LHCs seks detektoreksperimenter. Det er en tætpakket højteknologisk konstruktion som er 44 meter lang, 25 m i diameter og vejer omkring 7000 ton. Eksperimentet er konstrueret til at observere meget massive partikler som det ikke har været muligt at observere med tidligere acceleratorer ved lavere energi.  Detektoren består af en serie stadig større koncentriske cylindre omkring det punkt, hvor strålerne fra LHC kolliderer.

ATLAS-detektoren kan opdeles i tre dele. Den indre detektor, calorimetret og muon spektrometret. Disse dele, som igen er underopdelt i yderligere lag, fungerer komplementært. Således er ATLAS-detektoren samlet set i stand til at genkende alle typer partikler, som kommer fra kollisionerne, oftest med nogen overlapning. En vigtig del af ATLASs design består i, at de inderste lag er de mest præcise, men at de samtidig består af så lidt materiale, at de ikke "skygger" for de øvrige detektorer. Den indre detektor består derfor af tre dele, hvor den første (Pixel-detektoren) bestemmer partiklernes oprindelsessted. Den næste (Semi-Conductor Trackeren - SCT) bestemmer partiklernes retning, og den sidste (Transition Radiation Trackeren - TRT) bestemmer, sammen med de to forgående, partiklernes energi og om det er elektroner eller ej. Det er fra TRT-detektoren, at NBI Colliderscope får sine data.