X射線熒光光譜儀由激發源(X射線管)和檢測系統組成。X射線管產生入射X射線(初級X射線)，激發被測樣品并產生X射線熒光(次級X射線)，檢測器檢測X射線熒光。
X射線管發出的特征X射線照射樣品，樣品中含有的元素被X射線激發后會發出具有特定能量的X射線熒光。X射線熒光由檢測器檢測，根據X射線熒光的能量進行定性(確定含有哪些元素)，根據X射線熒光的強度進行定量(確定元素的含量)。
探測器直接測量元素的X射線熒光強度，而我們關注的是元素的含量。我們根據X射線熒光強度與元素含量的比例關系，通過測量已知含量的標準樣品，建立工作曲線(由安裝工程師設定)，然后根據待測樣品的X射線熒光強度，由計算機自動換算成含量值。
x射線熒光光譜儀是一種可以快速同時測定多種元素的儀器。樣品經X射線照射后，各元素原子內殼層(K、L或M層)的電子被激發，將原子逐出，引起電子躍遷，發出該元素的特征X射線熒光。每種元素都有其特有的特定波長的X射線。能量色散X射線熒光光譜儀(EDXRF)利用熒光X射線能量不同的特點，通過探測器本身的能量分辨能力來區分探測到的X射線。