XRF工作原理是X射线光管发出的初级X射线照射样品，样品中原子的内层电子被激发，当外层电子跃迁时产生特征X射线，通过分析样品中不同元素产生的特征荧光X射线波长（或能量）和强度，可以获得样品中的元素组成与含量信息，达到定性定量分析的目的。X射线是一种波长较短的电磁辐射，通常是指能量范围在0.1~100 keV的光子。
    X射线荧光光谱仪，简称：XRF光谱仪），是一种快速的、非破坏式的物质测量方法。X射线荧光是用高能量X射线或伽玛射线轰击材料时激发出的次级X射线。
    XRF用X光或其他激发源照射待分析样品，样品中的元素内层电子被击出后，造成核外电子的跃迁，在被激发的电子返回基态的时候，会放射出特征X光；不同的元素会放射出各自的特征X光，具有不同的能量或波长特性。
    不同元素发出的特征X射线荧光能量和波长各不相同，因此通过对其的能量或者波长的测量即可知道它是何种元素发出的，进行元素的定性分析。射线强度与相应元素在样品中的含量有关，因此通过测试其强度实现元素的定量分析。
    检测器接受这些X光，仪器软件系统将其转为对应的信号。这一现象广泛用于元素分析和化学分析，在某种程度上与原子吸收光谱仪实现互补。
常规X射线光管主要采用端窗和侧窗两种设计。普通X射线光管一般由真空玻璃管、阴灯丝、阳靶、铍窗以及聚焦栅组成，并利用高压电缆与高压发生器相接，同时高功率光管还需要配有冷却系统。
    当电流流经X射线光管灯丝线圈时，引起阴灯丝发热发光，并向四周发射电子。一部分电子被加速，撞击X射线光管阳，大约99%的能量转换成热；另一部分撞击电子，电子减速，动能损失，损失的动能将以光子发射的形式出现，从而产生连续X射线谱和靶线特征谱。X射线经铍窗出射后，照射样品。