相干散射與干涉現象相互作用的結果可產生X射線的衍射。X射線衍射與晶格排列密切相關，可用于研究物質的結構。
其中一種用已知波長λ的X射線來照射晶體樣品，測量衍射線的角度與強度，從而推斷樣品的結構，這就是X射線衍射結構分析（XRD）。
另一種是讓樣品中發射出來的特征X射線照射晶面間距d已知的晶體，測量衍射線的衍射角θ，用布拉格衍射公式計算出樣品中發射出來的特征X射線的波長，從波長可以確認樣品中所含的元素，這就是波長色散X射線熒光光譜元素分析（XRF）。
