X射線衍射儀也稱為X射線粉末衍射儀，主要是用來測定樣品的物相組成，它依據粉末衍射文件（PDF）數據庫，通過與數據庫中的衍射圖譜進行比對來鑒定某個晶態物相是否存在或估計其含量的多少，而對于未知物相難以進行測定。對于單晶樣品，將其破碎成粉晶亦可以進行分析鑒定。對于樣品要求塊狀、粉末狀都可以，樣品容易制取，測量時間短，物相鑒定相對來說比較簡單、快速。
　　
　　X射線多晶衍射的分析對象是一堆微小單晶的聚集體或稱多晶體，其中的各個微小晶粒的取向是*混亂的，也即各晶粒的同一個晶面族與入射X射線的交角可以是0～90°之間的任一角度，因而能滿足布拉格公式的所有衍射線都會發生。從粉末衍射譜可以直接得出衍射峰位置、強度和峰形狀等物理量。粉末衍射可解決的任何問題或可求得的任何結構參數一般都是以這三個物理量為基礎的。
　　
　　不同物相的物質具有不同的晶體結構，因而會有不同的粉末衍射譜，即衍射峰的位置或對應的晶面間距與衍射強度不相同。而混合物的粉末衍射譜是各構成物相衍射譜的疊加，因而通過將待測樣的譜與各種純物相的譜對比可以對待測樣的相組成進行定性分析。由于混合譜中各相的衍射強度與它們在混合物中的含量成正比。故物相分析不僅可定性，還可定量。物相分析是X射線多晶衍射zui被廣泛使用的一種應用。
　　
　　利用X射線衍射儀得到的晶面間距和點陣常數是重要的結構參數，可用來研究許多問題。晶粒中位錯、層錯、反向疇等缺陷的存在，使點陣發生畸應，產生了微應力，還有構成材料的微小品粒的尺寸，這些晶體中的微結構都會對衍射峰的峰形發生影響，因而可以從峰形分析來推測出結構的微結構參數。在材料的加工過程中，晶粒的某個或幾個晶面的取向會偏聚在宏觀加工的每個方向，這種性質稱為擇優取向，材料的這種不均勻構造稱為織構。織構會改變材料性能，利用X射線衍射儀可以進行織構分析。