X射线荧光光谱仪由激发源(X射线管)和检测系统组成。X射线管产生入射X射线(初级X射线)，激发被测样品并产生X射线荧光(次级X射线)，检测器检测X射线荧光。
X射线管发出的特征X射线照射样品，样品中含有的元素被X射线激发后会发出具有特定能量的X射线荧光。X射线荧光由检测器检测，根据X射线荧光的能量进行定性(确定含有哪些元素)，根据X射线荧光的强度进行定量(确定元素的含量)。
探测器直接测量元素的X射线荧光强度，而我们关注的是元素的含量。我们根据X射线荧光强度与元素含量的比例关系，通过测量已知含量的标准样品，建立工作曲线(由安装工程师设定)，然后根据待测样品的X射线荧光强度，由计算机自动换算成含量值。
x射线荧光光谱仪是一种可以快速同时测定多种元素的仪器。样品经X射线照射后，各元素原子内壳层(K、L或M层)的电子被激发，将原子逐出，引起电子跃迁，发出该元素的特征X射线荧光。每种元素都有其特有的特定波长的X射线。能量色散X射线荧光光谱仪(EDXRF)利用荧光X射线能量不同的特点，通过探测器本身的能量分辨能力来区分探测到的X射线。