X射線熒光儀器根據能量分辨的原理不同，可分為波長色散型、能量色散X射線型和非色散型。一臺典型的X射線熒光（XRF）儀器由激發源（X射線管）和探測系統構成。X射線管作為激發源，產生入射X射線（一次X射線）用于激發被測樣品，受激發的樣品中的每一種元素都會放射出二次X射線。由于不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性，探測系統會根據二次X射線的特征測量這些放射出來的二次X射線的能量及數量。最后探測系統所收集到的信息經儀器軟件轉換成樣品中各種元素的種類及含量。經歷了幾十年的發展，現已有單一的波長色散XRF譜儀發展成為波長色散、能量色散、全反射、同步輻射、質子XRF譜儀和熒光分析儀等一個大家族。