Le Conseil du CERN de juin 2016 approuve le projet de phase Haute-Luminosité du LHC (HL-LHC). Il s’agit d’améliorer substantiellement le LHC pour augmenter par un facteur 10 la quantité de données utiles recueillies par les expériences. Cette phase du projet entrera en service à la mi-2027. Pour augmenter la luminosité de la machine, le paramètre qui permet de produire plus de collisions et donc plus de données, environ 1km sur les 27 que compte le LHC sera remplacé, avec 130 nouveaux aimants et de nouvelles cavités accélératrices. Certains aimants développeront un champ magnétique de 11,8 Teslas contre 8,3 T pour les aimants actuels du LHC.
Des travaux de génie civil seront aussi à conduire pour installer ces nouveaux équipements. Les détecteurs du LHC devront également être améliorés pour pouvoir garder la cadence: ceci sera fait en deux phases, en 2019-2021 puis en 2025-2027.