Bei der Strukturaufklärung wird hauptsächlich das Prinzip der Röntgenbeugung ausgenutzt. Dabei werden Röntgenstrahlen auf die Probe gerichtet und die entstehenden Reflexe aufgezeichnet. Anhand der Daten können mathematisch die Eigenschaften der Elementarzelle ermittelt werden. So werden zum Beispiel ihre Symmetrieeigenschaften und ihre Abmessungen bestimmt, wodurch letzten Endes die Struktur des Festkörpers aufgeklärt werden kann.

Wohl das bekannteste Beispiel für diese Strukturaufklärung mittels Röntgenbeugung ist die Entschlüsselung der DNS-Struktur durch James Watson und Francis Crick, deren Modell wesentlich auf Röntgenbeugungsdaten von Maurice Wilkins und Rosalyn Franklin beruhte.

siehe auch: Max von Laue, Arthur Moritz Schoenflies, Carl Hermann und Charles-Victor Mauguin