W pierwszych latach dwudziestego wieku rozpoczęły się doświadczenia, których przedmiotem były naładowane cząstki. Oczywiście najłatwiejszym sposobem ich otrzymywania były rozpady promieniotwórcze jąder izotopów różnych pierwiastków. Procesy te pozwalały np. na uzyskiwanie cząstek alfa o energiach rzędu 6 MeV. Niemniej jednak naukowcy zdawali sobie sprawę, że dopiero budowa urządzenia, które pozwalałoby nadawać cząstkom bardzo wysokie energie stworzy rozliczne możliwości dla eksperymentatorów.
Również radiolodzy zajmujący się wykorzystaniem promieni Rentgena w terapii nowotworowej wskazywali na konieczność uzyskania promieni o wysokich energiach. Zachodziła nagląca potrzeba konstrukcji przyrządu, dzięki któremu można by było uzyskiwać bardzo wysokie napięcia.
Stąd wzięło się wsparcie i pomoc dla placówek zajmujących się badaniami nad konstrukcja generatora elektrostatycznego.
Teoretyczne podstawy generatora elektrostatycznego zostały przedstawione przez Kelvina, jeszcze w roku 1890. Jednak po raz pierwszy wykorzystał te informacje i stworzył pierwszy generator Van de Graff w roku 1931. Urządzenie to powstało z myślą o wytwarzaniu bardzo wysokiego napięcia , rzędu milionów woltów. Podstawowa zasadę działania takiego generatora można przedstawi na prostym modelu. Do tego celu wystarczy mała kulka posiadająca pewien ładunek q, która zostanie umieszczona wewnątrz dużej sfery z ładunkiem Q. Potencjał elektryczny dużej powłoki sferycznej pędzie zarówno wynikiem posiadania przez nią ładunku jak i obecnością małej kulki również generującej pole elektryczne. Również i na potencjał małej kulki wpływa zarówno jej własny ładunek jak i pole wytworzone przez sferę. Zatem wytworzy się pewna różnica potencjałów. Przy założeniu, że ładunek wewnętrznej kulki ma znak dodatni kulka ta będzie miała zawsze wyższy potencjał. Jeśli teraz oba obiekty zostaną połączone za pomocą przewodnika to ładunek z kulki przepłynie na powierzchnię sfery. Różnica potencjałów między nimi będzie równa zero.
Van de Graff wykorzystał do konstrukcji swojego generatora metalowe kule oraz pas z jedwabiu do przekazywania ładunków elektrycznych. Dochodziło do stopniowego wzrostu potencjału na kuli z metalu do momentu, aż jego wartość była tak duża, że w powietrzu dochodziło do przeskoku łuku. W miarę jak zwiększano promień metalowej kuli łuk formował się po dużo dłuższym czasie. Potem zaczęto umieszczać generator w atmosferze azotu. Pozwoliło to zwiększenie napięcia.
Oczywiście konieczne były dalsze prace udoskonalające to urządzenie.
W obecnych generatorach do środka kulistej powłoki, która stanowi elektrodę ładunek jest przesyłany przy użyciu specjalnych pasów, które przesuwają się z dużą szybkością. Pasy zamocowane są na rolkach. Jedną z nich napędza silnik elektryczny. Rolki są skonstruowane w taki sposób, że jedna z nich ulega dodatniemu naelektryzowaniu a druga ujemnemu. Pasy zrobione są z izolatora, na który przenosi się ładunki dzięki tzw. wyładowaniom koronowym. Ładunki na pasie dostają się do wnętrza powłoki. Tam do powłoki podłączone są ostrza, dzięki którym możliwe jest usunięcie ładunków z pasów. Puste pasy z powrotem wracają na zewnątrz powłoki generatora.
W konsekwencji następuje zwiększanie się ilości ładunku, który gromadzi się w kuli.
Głównym zadaniem generatora elektrostatycznego jest przyspieszanie cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym do wysokich energii.
Obecnie budowane generatory mogą przyspieszać protony do nawet 10 MeV, przeważnie przy jednokrotnym przyspieszaniu. Niemniej jednak w użyciu są też generatory przyspieszające cząstki w wielokrotnych obiegach.
Uzyskane w generatorach elektrostatycznych cząstki wysokoenergetyczne mogą być wykorzystywane w wielu eksperymentach polegających m.in. na bombardowaniu atomów rożnych pierwiastków.
Biorąc pod uwagę cechy konstrukcyjne generatorów można wyróżnić akceleratory Van de Graffa typu powietrznego i typu ciśnieniowego. Uzyskanie energii powyżej 10 MeV jest wykonalne tylko w z użyciem akceleratorów typu tandem. Działanie ich polega na zmianie znaku jonów w trakcie akceleracji.
