Alors que le LEP tire sa révérence et que s’arrête ALEPH après 11 années de prise de données marquées par des contributions majeures du laboratoire dans la physique des taus et les mesures électrofaibles impliquant des leptons, les années LHC, prépondérantes, vont commencer avec l’expérience CMS qui verra ses premières collisions en 2008. Les ions lourds ne sont pas en reste, avec PHENIX, à Brookhaven et le début du programme ions lourds de CMS vers 2009. À SLAC, BaBar effectue une métrologie de précision et de surcontrainte du triangle d’unitarité de la matrice CKM et le programme de physique des neutrinos est initié, avec la collaboration T2K. Les études des sources de rayonnement gamma de haute énergie continuent, allant du GeV au TeV. Les observations sont réalisées à partir du sol par des télescopes à effet Cherenkov atmosphérique et dans l’espace par un détecteur de particules (tracker + calorimètre) embarqué à bord du satellite GLAST / Fermi-LAT. Les années 2000 voient également apparaitre les premières études d’un futur collisionneur linéaire électron-positron et des projets ambitieux de détecteurs associés, tandis que l’accélération d’électrons par une onde plasma excitée par laser connaît un regain d’intérêt. Le laboratoire se lance dans le domaine des applications médicales en élaborant des hodoscopes pour des machines de traitement du cancer par protonthérapie.