Die Röntgenstrukturanalyse ermittelt die Größe und Gestalt der Elementarzelle sowie die Anordnung der Elemente in ihr. Unter dem Begriff Elementarzelle versteht man den kleinsten Ausschnitt aus einem Kristallgitter, der jedoch den Aufbau des gesamten Kristalls wiederspiegelt bzw. eindeutig erkennen läßt, also auch alle seine Symmetrieeigenschaften besitzt.
Drehkristallaufnahmen bei den kubischen, hexagonalen, tetragonalen und trigonalen Kristallen (trigonal ist z.B. Calcit) - auch Pulveraufnahmen, erlauben die Berechnung der absoluten Gitterdimensionen (Angabe in Angström - A = 10 hoch minus 8 cm); bei den monoklinen und triklinen Kristallen auch die Berechnung der Winkel.

Aus dem Volumen der Elementarzelle kann die Anzahl der Formeleinheiten ermittelt werden, die in der Zelle enthalten sind.
Aus der Intensität der Röntgenreflexe kann auf die Lage der Elemente in der Zelle geschlossen werden. Die Intensität ist abhängig vom Streuvermögen der Röntgenstrahlen an den einzelnen Elementen sowie der Anordnung der Elemente in den Zellen zueinander.
Es entstehen Röntgenbeugungsbilder, Beugungsdiagramme.
Durch den Anteil der verschiedenen Elemente kann es zur Verstärkung oder Schwächung der Röntgenreflexe kommen.
Nach der modernen "Fourier-Synthese" läßt sich die Elektronendichte in der Elementarzelle berechnen, so dass man von daher auf die Lage der Elemente schließen kann.
Mit computergesteuerten Rechenprogrammen lassen sich innerhalb kürzester Zeit Röntgenanalysen durchführen.