使用X熒光光譜儀作為檢測手段，一般來說，單就定性而言，直接檢測也是可以了，但是如果需要作準確的定量分析，就需要將樣品做預處理。
分析樣品數量少至幾毫克，多則幾千克甚至更多，必須進行預加工。樣品加工一般包括研磨、縮水、干燥和保存等步驟。研磨的作用是消除或改善樣品不均勻性對分析結果的影響。
X熒光光譜儀樣品的常規預處理方法
粉末壓片法
粉末壓片法的大致過程為：干燥-焙燒-混合-研磨-壓片。干燥的目的是除去吸附水，提高制樣的精度；焙燒可改變樣品的礦物結構，從而克服礦物效應對分析結果的影響；混合研磨可降低或消除不均勻效應。
文物的檢測研究
熔融法
有些樣品，即使磨成很小的顆粒，也還是存在顆粒度效應和礦物效應，只有通過熔融形成玻璃體，方能消除。
使用X熒光光譜儀對多類樣品均可以實現檢測分析，其應用范圍廣泛：
(1)用于陶瓷材料及色釉料中各元素的分析檢測；
(2)用于水泥產品原料、渣塊元素成分的檢測；
(3)鋼中碳、錳含量分析；
(4)檢測石化產品中的硫元素，監控作為生產效率指標的Fe，Na，Sb及K元素；分析石油焦、廢油里的S，Ni，Cl和V含量；
(5)監控潤滑油里的添加劑和穩定劑；
(6)分析大氣中浮游塵、氣溶膠、水源污染情況及食品中含有的有害金屬等；
(7)分析血樣、頭發、牙齒、淋巴細胞、活性酶中微量元素與人體健康、疾病的相關性；
(8)無損分析古玩文物組分：辨別真偽，確定其年份；
(9)分析飛船帶回的月巖、隕石等成分；
(10)測定地下水樣中砷濃度，依據金礦與砷同時存在的特征找出金礦；
(11)分析土壤中微量元素，確定作物種植的適宜性。
除以上應用例子外，X熒光技術還可用于半導體中微量雜質的測定、表面污染的監控等，而且其應用面還在不斷拓展。