生物大分子結構的測定，從原理上講與小分子（無機物，有機物，配合物等）無異，但由于分子大也帶來一定的特殊性，需要有一些不同于小分子的方法。
大分子的特點是分子量大，原子多，但原子序數小，多數是C，H，O，N等輕元素，故散射能力低，不易收集到高角的衍射點，這會使電子密度圖的分辨率降低。還因他晶胞大，所含原子數目多，需確定的結構參數就多，這與分辨率低有矛盾。另外，大分子晶體在X射線的照射下易于損壞，如何縮短實驗時間也成為一個重要問題。
大分子由于分子量大，要求使用較大體積的單晶體，如對于分子量為5000的蛋白質分子，就要有大于0.3mm3的單晶體。但因其分子大，結晶就困難，而且很易結晶成孿晶，這不合用。得到合用的晶體是整個大分子結構測定中關鍵的一步，常說有了良好的晶體，結構測定一半的問題已解決了。
一般用回擺法收集衍射數據，用IP或CCD作探測器，可以在幾個小時內完成數據收集工作。
關于相角問題，在解小分子結構中目前最常使用的直接法還不能用于大分子，而派特遜法，由于大分子缺少重原子也無法使用。目前是用基于派特遜法的幾個方法來解決相角問題的。