電子探針分析有兩種基本分析方法：定性分析和定量分析。
（1）定性分析
定性分析是對試樣某一選定點（區域） 進行定性成分分析，以確定點區域內存在的元素。
定性分析的原理：用光學顯微鏡或在熒光屏顯示的圖像上選定需要分析的點，使聚焦電子束照射在該點上，激發該點試樣元素的特征X射線。用X射線譜儀探測并顯示X射線譜，根據譜線峰值位置波長（或能量）確定分析點（區域）試樣中存在的元素。
X射線的對應的能量可以表示為：E=hv，式中：E為X射線的能量；h為普朗克常數。可以看出X射線的能量與頻率存在一一對應的關系，這是能譜儀定性分析的基本原理。
（2）定量分析
穩定電子束照射下，X射線譜扣除背景計數后，各元素同類特征譜線（常用Kα線）的強度值應與它們濃度相對應。