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X射线衍射的方向体现在XRD谱的横坐标，X射线衍射强度记录在XRD谱的峰强 ，解析XRD谱可以获得晶体结构 、晶相晶系等的信息 。
对无机材料测试研究 、金属材料、纳米材料 、超导材料 、高分子材料等等应用领域都有很好的应用 。
X射线衍射对无机材料、金属的分析 ，常作的就是对材料的物相的定性分析，把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物质物相的衍射数据相比较 ，确定材料中存在的物相是什么物相？晶体结构是属于立方晶体 、四方晶体 、六方晶体、三方晶体 、正交晶体 、三斜晶系、单斜晶系的那一种？空间点阵是14种空间点阵中的哪一种？
再进一步的就是进行X射线衍射物相定量分析 ，根据衍射花样的强度，确定材料中各物相的含量 ，作出含量比例的计算判断。
X射线衍射在金属学、无机材料学 、合金 、纳米材料等中的应用：
X射线衍射现象发现后 ，很快被用于研究金属和合金的晶体结构，出现了许多具有重大意义的结果 。如韦斯特格伦（A.Westgren）(1922年)证明α、β和δ铁都是体心立方结构，β-Fe并不是一种新相；而铁中的α—→γ转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体 ，从而最终否定了β-Fe硬化理论 。随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时 ，在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究 ，对马氏体相变晶体学的测定 ，确定了马氏体和奥氏体的取向关系；对铝铜合金脱熔的研究等等 。目前 X射线衍射(包括散射)已经成为研究晶体物质和某些非晶态物质微观结构的有效方法 。
精密测定点阵参数 常用于相图的固态溶解度曲线的测定。溶解度的变化往往引起点阵常数的变化；当达到溶解限后，溶质的继续增加引起新相的析出 ，不再引起点阵常数的变化 。这个转折点即为溶解限 。另外点阵常数的精密测定可得到单位晶胞原子数 ，从而确定固溶体类型；还可以计算出密度 、膨胀系数等有用的物理常数。
取向分析 包括测定单晶取向和多晶的结构（如择优取向）。测定硅钢片的取向就是一例 。另外，为研究金属的范性形变过程 ，如孪生 、滑移、滑移面的转动等 ，也与取向的测定有关 。
晶粒（嵌镶块）大小和微观应力的测定 由衍射花样的形状和强度可计算晶粒和微应力的大小。在形变和热处理过程中这两者有明显变化，它直接影响材料的性能 。
宏观应力的测定 宏观残留应力的方向和大小 ，直接影响机器零件的使用寿命 。利用测量点阵平面在不同方向上的间距的变化 ，可计算出残留应力的大小和方向。
对晶体结构不完整性的研究 包括对层错 、位错 、原子静态或动态地偏离平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究（如晶体缺陷） 。晶体结构分析 ，材料的织构分析 ，晶粒大小、结晶度 、应力等的测定 。
合金相变 包括脱溶 、有序无序转变、母相新相的晶体学关系，等等。
结构分析 对新发现的合金相进行测定 ，确定点阵类型 、点阵参数 、对称性、原子位置等晶体学数据 。主要用于固态物质的物相分析 。
液态金属和非晶态金属 研究非晶态金属和液态金属结构 ，如测定近程序参量、配位数等。
特殊状态下的分析 在高温 、低温和瞬时情况下的动态分析 。
此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等 ，也得到了重视 。
超导体就是电阻为零的导体 ，实际尚未发现，现在所谓的超导体为那类电阻非常小的导体的简称
锗 、硅、硒 、砷化镓及许多金属氧化物和金属硫化物等物体 ，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间 ，叫做半导体。
半导体具有一些特殊性质。如利用半导体的电阻率与温度的关系可制成自动控制用的热敏元件（热敏电阻）；利用它的光敏特性可制成自动控制用的光敏元件，像光电池 、光电管和光敏电阻等 。
半导体还有一个最重要的性质 ，如果在纯净的半导体物质中适当地掺入微量杂质测其导电能力将会成百万倍地增加 。利用这一特性可制造各种不同用途的半导体器件 ，如半导体二极管、三极管等。
把一块半导体的一边制成P型区，另一边制成N型区，则在交界处附近形成一个具有特殊性能的薄层 ，一般称此薄层为PN结 。图中上部分为P型半导体和N型半导体界面两边载流子的扩散作用（用黑色箭头表示） 。中间部分为PN结的形成过程 ，示意载流子的扩散作用大于漂移作用（用蓝色箭头表示，红色箭头表示内建电场的方向）。下边部分为PN结的形成 。表示扩散作用和漂移作用的动态平衡 。
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