Els raigs X interaccionen amb la matèria cristal·lina produint, entre d’altres efectes, la difracció d’aquests en direccions específiques, la intensitat i geometria de les quals són característiques de cada compost: l’anàlisi de l’espectre de difracció constitueix, dons, un sistema d’anàlisi que permet identificar substàncies a condició que aquestes siguin prou cristal·lines (els àtoms ordenats periòdicament en l’espai), la qual cosa vol dir, en termes pràctics, la majoria dels compostos inorgànics excepte els vidres.
La identificació de la majoria de compostos i barreges inorgàniques es pot basar en aquesta tècnica instrumental. La quantitat de mostra necessària per l’anàlisi per difracció de raigs X és petita, de l’ordre de poques desenes de mil·ligrams, si bé hi ha la possibilitat de treballar amb quantitats molt menors si s’usa aquesta tècnica analítica amb radiació sincrotró. Exemples: composició d’una pedra, identificació de sals, caracterització de capes d’acabat, identificació de morters i formigons (lligant i àrid), etc.