ATLAS deneyi, (A Toroidal LHC ApparatuS) Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nde (CERN) 10 Eylül 2008'de deneyine başlanmış olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısında kurulan altı deneyden biridir. Diğerleri CMS deneyi, LHCb deneyi, LHCf deneyi Alice deneyi ve Totem deneyidir. ATLAS ve CMS genel amaçlı, LHCb b-fiziği üzerine, LHCf deneyi astroparçacıklar (kozmik ışın) fiziği, Alice ağır iyon fiziği ve Totem ise toplam tesir kesiti ölçümü üzerinedir.
Deneyin göbeğinde proton demetleri çarpıştıkları zaman, farklı enerjilerde birçok temel parçacığın ortaya çıkması beklenmektedir. ATLAS deneyi şimdiye dek gözlenmiş veya gözlenmemiş birçok parçacığı izlerini, enerjilerini, momentumlarını ölçecek şekilde genel amaçlı olarak tasarlanmıştır. LHC nin çarpışma enerjisi olan 14 TeV ve ışınlığı olan 1034 p/cm²/s daha önceki deneylerde ulaşılmamış özelliklerdir. Bu zor şartlar, ATLAS deneyini şimdiye dek yapılmış bütün parçacık fiziği deneyleri arasında en büyüğü ve en karmaşığı olmaya itmiştir.
Deneylere büyük medya ve bilim dünyasının ilgisi dünyanın sonu kehanetleri arasında başlandı (2008). Lakin gerçekleşen aksilikler ve kazalar sonucu 2009 yılının neredeyse tamamı deney aletinin tamiratlarıyla geçti. ATLAS deneyi, 2012 yılı temmuz ayında CMS ile birlikte Higgs Bozonunun gözlemlendiği iki LHC deneyinden biri olarak tarihe geçti. Süpersimetrik parçacıklara dair anlamlı bilgilerin toplanması için bir süre daha bekleneceği tahmin edilmektedir.
