Исследования по физике высоких энергий, ядерной физике и физике элементарных частиц являются традиционными в ФИАН. Первые исследования по физике высоких энергий были связаны с изучением космических лучей. Они начались в середине 30-х годов, когда по инициативе И. М. Франка, а затем Д. В. Скобельцына были организованы первые высокогорные экспедиции для изучения космических лучей в довоенные годы на Эльбрусе, а затем на Памире. В 1946 г. для Памирской экспедиции ФИАН была построена специальная высокогорная станция. Одновременно с Памирской, в 1946 г. была организована стратосферная станция ФИАН в г. Долгопрудном для развития работ по космическим лучам (в настоящее время, Долгопрудненская научная станция им. С. И. Вернова). Для изучения происхождения и взаимодействия космических лучей высоких энергий в 1958-1961 гг. создана Тянь-Шаньская высокогорная научная станция. В 1960-1962 гг. на территории Крымской научной станции ФИАН впервые в мире работала установка по поиску источников космических лучей методом регистрации черенковского излучения, создаваемого в атмосфере космическими частицами.