在考古研究中, X 射线荧光光谱分析属於非破坏性检测，达到无损分析的成效，主要是测定古物中的成分, 从而达到各种分析目的, 进而推断和判断当时的人类社会文化。X 射线荧光光谱分析在考古学中主要应用有鉴定古物的年代、真伪、产地、制作工艺以及如何进行文物保护。
早在20 世纪50 年代中期, 英国牛津大学就建立了考古研究室, 该研究室中就有X 射线荧光分析技术。一般认为,上一些*国家应用X 射线荧光进行文物考古研究始于20 世纪50 年代未到60 年代初。此后50 多年的时间内,X射线荧光分析技术在考古中的应用得到了迅速的发展。我国的X 射线光谱分析起步较晚, 直到20 世纪50 年代后期,才在仪器的制造、应用分析等方面开始研究工作。而对考古样品的分析研究, 则始于20 世纪70 年代。此后, 发展迅速,特别是在陶瓷、青铜器考古方面, 已经做了大量的工作, 如对宋代五大名窑之一的汝瓷烧制工艺的研究; 又如XRF 在建立中国古陶瓷成分数据库方面的应用等等。这些工作说明了X 射线荧光分析技术在我国考古中的丰富实践和丰硕成果, 并成为现代科技手段在考古中一个极为重要的应用。
一束高能粒子(射线)在与原子的相互作用下，如果其能量大于或等于原子某一轨道电子的结合能时，可以将该轨道的电子逐出，形成空穴；此时原子处于非稳定的状态，在极短的时间内，轨道的外层电子向空穴跃迁，使原子恢复至稳定状态。 那么，在外层电子跃迁的过程中，两个壳层之间的能量差就以特征的X射线形式溢出原子。
元素周期表中，不同元素的特征X射线具备特征的能量与波长(波粒二象性)，XRF内部的核心部件 半导体探测器，收集特征X射线辨识能量范围，来对应相应能量的元素。即为能量型XRF的工作原理的简单解释。同理，用于检测特征波长来对应相应元素的仪器被称为波长型XRF。通常后者比前者的分析精度更高，其价格也是相差数倍之多。
