固体に1～10kV程度で加速させた電子線をあてると、X線が発生する。 発生するX線には、波長が連続的に変わり、強度が小さい連続X線と、 特定の波長を有し、強度が大きい特性（固有）X線とがある。 特性X線の波長は、対陰極（加速された電子線があたる固体部分）を構成している元素の種類によって決まるので、 その波長を測定すれば、X線を発生させている元素の種類を決定できる。
X線マイクロアナライザーとは、走査型電子顕微鏡にX線検出器を備えた装置、とみなしてよい。 固体試料に加速させた電子線をあてると、二次電子、反射電子、X線などが放出される。 二次電子を検出して二次電子線像を描画するのが走査型電子顕微鏡であるが、 X線マイクロアナライザーでは特性X線を検出して、 試料を構成している元素の種類と濃度を決定する（つまり化学分析する）ことを目的とする。 電子線は、磁場によって数μmまでしぼれるので、X線マイクロアナライザーによる分析は、 試料の微小部分を、非破壊で分析できることに最大の特徴がある。 そのため、結晶内での不均質性や元素の濃度変化、偏析（離溶）などの現象の研究に欠かすことができない。