X射线是电磁波谱中的某特定波长范围内的电磁波，其特性通常用能量(单位：千电子伏特，keV)和波长(单位：nm)描述。X射线荧光是原子内产生变化所致的现象。一个稳定的原子结构由原子核及核外电子组成。其核外电子都以各自*的能量在各自的固定轨道上运行，内层电子(如K层)在足够能量的X射线照射下脱离原子的束缚，释放出的电子会导致该电子壳层出现相应的电子空位。这时处于高能量电子壳层的电子(如：L层)会跃迁到该低能量电子壳层来填补相应的电子空位。由于不同电子壳层之间存在着能量差距，这些能量上的差以二次X射线的形式释放出来，不同的元素所释放出来的二次X射线具有特定的能量特性。这一个过程就是我们所说的X射线荧光(XRF)。
波长元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：λ=K(Z− s) −2式中K和S是常数。
能量而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光子具有的能量为：E=hν=h C/λ式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。因此，只要测出荧光X射线的波长或者能量，就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外，荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。
