Röntgenstrålarna träffar provet och sprids av materialets kristaller. Riktningen på denna spridning beror på vilka kristallina material som finns i provet. Signalen som sedan detekteras är unik för olika ämnen och kan på så sätt identifieras.

Inom arkeologin används XRD exempelvis för att identifiera mineraler i arkeologiska prover som jord, keramik, sten eller pigment. Ett annat användningsområde är att undersöka nedbrytningsgraden hos arkeologiska ben. Provtagningen är destruktiv och därför rekommenderar vi att föremålen dokumenteras innan de skickas till AFL. Mängden provmaterial som behövs är dock ytterst litet, ca 5–10 mg.