त्वरक भौतिकी (Accelerator physics), अनुप्रयुक्त भौतिकी की एक शाखा है जिसका सम्बन्ध कण त्वरकों के डिजाइन, निर्माण एवं प्रचालन से है। त्वरक भौतिकी को आपेक्षिकीय आवेशित कणों (relativistic charged particle) के पुंज की गति का अध्ययन करने वाला , गति बदलने, तथा उनका प्रेक्षण करने वाला भौतिकी कह सकते हैं। गति बदलने के अन्तर्गत त्वरण (वेग बढ़ाना), गति की दिशा बदलना, फोकस करना आदि आते हैं।