Am HZB stehen den Nutzern aus aller Welt zwei Großgeräte zur Verfügung, die international konkurrenzfähige, zum Teil einmalige Experimentiermöglichkeiten bieten.
Der Speicherring BESSY II in Adlershof ist die derzeit einzige deutsche Synchrotronstrahlungsquelle der dritten Generation. BESSY II liefert extrem brillante Photonenpulse von der langwelligen Terahertz-Region bis hin zur harten Röntgenstrahlung, wobei die Nutzer den Energiebereich und die Polarisation der Strahlung wählen können. Die 46 Strahlrohre an Undulator-, Wiggler- und Dipolquellen bieten dem Nutzer eine facettenreiche Mixtur von Strahlrohren und Messplätzen mit exzellenter Energieauflösung. Die Kombination von Brillanz und Photonenpulsen machen BESSY II zu einem idealen Mikroskop für Raum und Zeit und ermöglichen Zeit- und Ortsauflösungen mit bis zu Femtosekunden auf Picometerskala.
Das Profil von BESSY II wird größtenteils von den mehr als 1.300 Nutzern mitbestimmt. Eine wichtige Rolle nehmen dabei die Wissenschaftler des HZB, aber auch institutionelle Nutzer wie die Max-Planck-Gesellschaft, die Bundesanstalt für Materialforschung und kooperierenden Forschergruppen ein. So ist BESSY II aufgrund der Aktivitäten der Physikalisch-Technischen-Bundesanstalt das europäische Strahlungsnormal zur Kalibrierung von Lichtquellen und Detektoren.
Der Forschungsreaktor BER II liefert Neutronenstrahlen für ein breites Spektrum wissenschaftlicher Untersuchungen, insbesondere für die Materialwissenschaften. Sowohl thermische als auch kalte Neutronen stehen zur Verfügung. Sie gelangen über mehrere Neutronenleiter-Rohre zu den insgesamt 24 Messplätzen. Das Besondere am HZB sind dabei die einzigartigen Probenumgebungen. Platziert in den stärksten Magneten der Welt, können die Proben - während sie mit Neutronen bestrahlt werden - zugleich tiefen Temperaturen ausgesetzt werden. Dies macht den Berliner Reaktor, trotz seiner nur 10 Megawatt Leistung zu einer attraktiven Neutronenquelle für Forscher aus aller Welt.