Synchrotrony bezpośrednio lub przyspieszone w nich cząstki są źródłem charakterystycznego promieniowania zwanego promieniowaniem synchrotronowym. Unikalne właściwości tego światła to m.in. ogromna intensywność w wiązce – jest ono miliony razy jaśniejsze od światła, które dociera do Ziemi ze Słońca. Ponadto w zależności od sposobu generowania promieniowanie synchrotronowe może zawierać fale tylko z wąskiego zakresu częstotliwości, jak i szerokiego, częstotliwość jest łatwa do zmiany i może zawierać się od podczerwieni, przez światło widzialne i ultrafiolet aż do światła rentgenowskiego.
Synchrotrony coraz częściej wykorzystuje się do badań materii skondensowanej w naukach przyrodniczych i technicznych, takie jak biologia, chemia, fizyka, inżynieria materiałowa, nanotechnologia, medycyna, farmakologia, geologia czy krystalografia. Wiązki cząstek, jak i światło synchrotronowe pozwalają zajrzeć w głąb materii i dokonać precyzyjnych analiz. Dzięki nim naukowcy mogą badać zarówno skład badanej substancji, jak i jej strukturę. Promieniowanie synchrotronowe stymuluje również procesy zachodzące w materii – wywołuje zmiany w badanych obiektach.