L'ESRF possède 43 lignes de lumières ou stations expérimentales, toutes spécialisées. La lumière extrêmement brillante 
de l’ESRF offre des possibilités inégalées dans l’exploration des matériaux et de la matière vivante, et ce, dans des domaines très variés :

  • chimie
  • physique des matériaux
  • science des matières molles et dures
  • sciences de la vie, biologie structurale
  • médecine
  • science de la Terre et de l'environnement
  • science de l'information et nanotechnologies
  • paléontologie, patrimoine culturel

La lumière synchrotron est aussi très utilisée par les industriels pour répondre à des problématiques industrielles très concrètes liées au cycle de vie des matériaux :

  • recherche et développement de nouveaux produits
  • optimisation de procédés de fabrication
  • contrôle qualité
  • suivi du vieillisement, de l'usure des produits
  • recyclage

Les champs d'application sont nombreux : produits pharmaceutiques, chimie et catalyse, consmétiques, produits alimentaires, ingénierie automobile et construction, nanotechnologies et semi-conducteurs, énergie, environnement, métallurgie et matériaux avancés.