包括測定單晶取向和多晶的結構（見(jiàn)擇優(yōu)取向）。測定硅鋼片的取向就是一例。另外，為研究金屬的范性形變過(guò)程，如孿生、滑移、滑移面的轉動(dòng)等，也與取向的測定有關(guān)。晶粒（嵌鑲塊）大小和微觀(guān)應力的測定由衍射花樣的形狀和強度可計算晶粒和微應力的大小。在形變和熱處理過(guò)程中這兩者有明顯變化，它直接影響材料的性能。

　　宏觀(guān)應力的測定宏觀(guān)殘留應力的方向和大小，直接影響機器零件的使用壽命。利用測量點(diǎn)陣平面在不同方向上的間距的變化，可計算出殘留應力的大小和方向。

　　對晶體結構不完整性的研究包括對層錯、位錯、原子靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地偏離平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究（見(jiàn)晶體缺陷）。

　　合金相變包括脫溶、有序無(wú)序轉變、母相新相的晶體學(xué)關(guān)系，等等。

　　結構分析對新發(fā)現的合金相進(jìn)行測定，確定點(diǎn)陣類(lèi)型、點(diǎn)陣參數、對稱(chēng)性、原子位置等晶體學(xué)數據。

　　液態(tài)金屬和非晶態(tài)金屬研究非晶態(tài)金屬和液態(tài)金屬結構，如測定近程序參量、配位數等。

　　特殊狀態(tài)下的分析在高溫、低溫和瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)分析。

　　此外，小角度散射用于研究電子濃度不均勻區的形狀和大小，X射線(xiàn)形貌術(shù)用于研究近完整晶體中的缺陷如位錯線(xiàn)等，也得到了重視。