El betatrón es esencialmente un transformador con un gran tubo vacío como su bobina secundaria.
Una corriente alterna en la bobina primaria acelera electrones, en el tubo de vacío que hace de bobina secundaria, haciéndolos girar alrededor de una trayectoria circular.
El nombre "betatrón" (como referencia a las partículas beta, un electrón rápido) fue elegido durante una competencia del departamento.
Otras propuestas fueron rheotrón, inductrón, e incluso el nombre Ausserordentlichhochgeschwindigkeitelektronenentwickelndenschwerarbeitsbeigollitron, palabra alemana que significa «intenso trabajo de producción de electrones de velocidad extraordinariamente alta, pardiez-tron».
En otras palabras, el campo magnético en la órbita debe ser la mitad de promedio del campo magnético sobre su sección representativa circular.
Ya que la masa del electrón aumenta como masa relativista, el ciclotrón se hace menos eficiente a altas energías, poniendo un límite al rayo de energía.
Este efecto relativista fue superado en la siguiente generación de aceleradores, el sincrotrón.