x射線的波長和晶體內部原子面之間的間距相近，晶體可以作為X射線的空間衍射光柵，即一束X射線照射到物體上時，受到物體中原子的散射，每個原子都產生散射波，這些波互相干涉，結果就產生衍射。
對于晶體材料，當待測晶體與入射束呈不同角度時，那些滿足布拉格衍射的晶面就會被檢測出來，體現在XRD圖譜上就是具有不同的衍射強度的衍射峰。對于非晶體材料，由于其結構不存在晶體結構中原子排列的長程有序，只是在幾個原子范圍內存在著短程有序，故非晶體材料的XRD圖譜為一些漫散射饅頭峰。
X射線衍射儀是利用衍射原理，精確測定物質的晶體結構，織構及應力，精確的進行物相分析，定性分析，定量分析。廣泛應用于冶金，石油，化工，科研，航空航天，教學，材料生產等領域。
X射線衍射法是一種研究晶體結構的分析方法，而不是直接研究試樣內含有元素的種類及含量的方法。當X射線照射晶態結構時，將受到晶體點陣排列的不同原子或分子所衍射。X射線照射兩個晶面距為d的晶面時，受到晶面的反射，兩束反射X光程差2dsinθ使入射波長的整數倍時，即2dsinθ=nλ（n為整數），兩束光的相位一致，發生相長干涉，這種干涉現象稱為衍射，晶體對X射線的這種折射規則稱為布拉格規則。θ稱為衍射角（入射或衍射X射線與晶面間夾角）。n相當于相干波之間的位相差，n=1，2…時各稱0級、1級、2級……衍射線。反射級次不清楚時，均以n=1求d。晶面間距一般為物質的*參數，對一個物質若能測定數個d及與其相對應的衍射線的相對強度，則能對物質進行鑒定。
