粒子天体物理是粒子物理和天体物理的交叉前沿，通过探测来自宇宙空间的各种高能粒子（带电粒子、光子和中微子等）和辐射，研究天体的物理性质以及高能粒子加速、辐射和传播的过程和规律。

　　粒子天体物理中心以空间高能天体物理实验和天体物理研究、宇宙线观测和相关物理研究、反应堆中微子物理实验和相关物理研究等为主要研究方向，注重发展空间、地面、地下等多种实验手段，在实验设计、探测器研制、数据处理、物理解释等方面具有很强的综合实力。中心现有天体物理组、宇宙线组、AMS/CMS 组、中微子组和理论组。

　　中心承担的重大项目包括基于西藏羊八井宇宙观测站的中日合作ASγ 实验、中意合作ARGO-YBJ 实验、正在建设的高海拔宇宙线观测项目；大亚湾反应堆、正在建设的江门中微子实验；寻找反物质和暗物质的大型国际合作AMS实验；国家探月工程嫦娥一号卫星、嫦娥二号卫星上的X 射线谱仪，嫦娥三号卫星上的粒子激发X射线谱仪；我国第一颗X射线天文卫星硬X射线调制望远镜、天宫二号空间实验室的伽玛射线暴偏振实验POLAR、空间电磁环境卫星的低能和高能电子谱仪以及“悟空”暗物质粒子探测卫星的硅微条探测器阵列，以及未来的引力波电磁对应体全天监测器（GECAM，2020 发射）、增强型X 射线时变与偏振探测卫星（eXTP，2025年发射）、中国空间站高能宇宙辐射探测设施（HERD，2025年发射）等。