X射線晶體學是一門利用X射線來研究晶體中原子排列的學科。更準確地說,利用電子對X射線的散射作用,X射線晶體學可以獲得晶體中電子密度的分布情況,再從中分析獲得原子的位置信息,即晶體結構。
對很多余結構相關的問題如整體折疊、配體或底物結合、作用的原子具體信息提供可靠的答案。運用X射線晶體學可以了解大分子如蛋白質與DNA的結構和功能。分子結構的精確信息是理性藥物設計和基于結構功能研究的先決條件。