研究和发展先进材料，这项工作涉及研究各种物质的特性和使用，如金属，陶瓷和塑料，应用范围从空间科学和国防科技到消费类产品。X射线衍射（XRD）是研究先进材料的主要技术，包括下列功能：相的识别和定量，相的结晶度判定，晶体结构，晶体取向和织构，极图等。这些功能的非环境条件影响也同XRD技术一起经常研究。可针对各种样品类型，从粉末到各种形状和尺寸的固体材料，液体和半导体晶片。
 

在研究行星进程和地球构造过程中，地理学家们需要分析岩石和矿物样品的组成。X射线衍射仪分析技术如：小点激发，分布分析和无标定量分析，日渐成为地质研究及矿物学研究领域内的主要仪器。X射线衍射仪（XRD）可定量测量相组成。X射线衍射数据的Rietveld分析被认为是晶体相定量分析适合的方法。

铸造厂，冶炼厂和钢厂还有金属行业的其他方面都是连续生产并要求日夜控制生产和进料出料的质量。合金的化学含量，残余应力是与结构失效相关的重要特征。X射线衍射仪是无损精确测量残余应力的方法。X射线衍射具有较高的空间分辨率和测量硬化材料的能力提供了非接触式测量。

现代生活的每个环节都得益于涂层或薄膜技术。无论是集成电路芯片上的阻挡层薄膜还是铝制饮料罐上的涂层，X射线是研发，产品过程控制和质量保证*的分析技术。作为纳米技术研究的重要方法，X射线衍射（XRD）和附属技术被用于确定薄膜分子结构的性质。