Trong các thí nghiệm tán xạ của vật lý hạt, người ta bắn các chùm hạt (thường là êlectron, proton hay neutron) vào một mẫu vật liệu và đếm số lượng hạt bay ra tại các hướng khác nhau. Sự phân bố các hạt bay ra theo hướng sẽ cho biết thông tin về tương tác giữa mẫu vật liệu và các hạt bắn vào.

Một thí nghiệm nổi tiếng là của Ernest Rutherford, bắn các hạt alpha vào một miếng vàng mỏng để tìm ra lần đầu cấu trúc nguyên tử (bao gồm một hạt nhân bé xíu ở giữa đám mây êlectron).

Lý thuyết tán xạ đã được phát triển để nghiên cứu hiện tượng này. Lý thuyết dùng các dữ kiện quỹ đạo bay của các hạt (trong hệ quy chiếu gắn với mẫu bị bắn) để tiên đoán phân bố của hạt bay ra theo mật độ (số hạt trên diện tích mặt cắt) của các hạt bay vào.