A partir do dia 1 de janeiro de 2007, Fermilab é operado pela "Research Alliance Fermi", uma empreitada conjunta entre a Universidade de Chicago e "URA". Fermilab é uma parte do Corredor de Tecnologia e Pesquisa de Illinois. O Corredor é uma área localizada no nordeste de Illinois. O corredor vai basicamente da rodovia interestadual 88 até o condado de DuPage, mas muitas das empresas e centros de pesquisa estão localizados em quase toda a área de Chicago.

O acelerador de partículas Tevatron do Fermilab é um marco em física; com seus 6.3 km (3,9 milhas) de circunferência, é segundo maior acelerador de partículas do mundo, depois do Grande Colisor de Hádrons (LHC) (com 27 km de circunferência, localizado no CERN). Em 1995, ambos os experimentos, CDF and DØ (detectores que utilizam o Tevatron) anunciaram a descoberta do quark top o mais importante experimento do Fermilab. Além do colisor de alta energia, o Fermilab hospeda experimentos menores de colisões e de neutrinos, como o MiniBooNE e MicroBooNE (Mini Booster Neutrino Experiment and Micro Booster Neutrino Experiment), SciBooNE (SciBar Booster Neutrino Experiment) e MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search). O detector MiniBooNE é uma esfera de diâmetro de 12 metros que contém 800 toneladas de óleo mineral revestidas com 1.520 detectores fototubo. Estima-se que 1 milhão de eventos de neutrinos são registrados a cada ano. O SciBooNE é a mais nova experiência de neutrinos no Fermilab; ela se se assenta no mesmo feixe de neutrinos como o MiniBooNE, mas tem capacidade de rastreamento de granulação fina. O experimento MINOS do Fermilab usa feixes no Injetor Principal de Neutrinos, que é um intenso feixe de neutrinos que viaja 732 km (455 mi) através da Terra à mina Soudan no estado do Minnesota.