包括测定单晶取向和多晶的结构（见择优取向）。测定硅钢片的取向就是一例。另外，为研究金属的范性形变过程，如孪生、滑移、滑移面的转动等，也与取向的测定有关。晶粒（嵌镶块）大小和微观应力的测定由衍射花样的形状和强度可计算晶粒和微应力的大小。在形变和热处理过程中这两者有明显变化，它直接影响材料的性能。

　　宏观应力的测定宏观残留应力的方向和大小，直接影响机器零件的使用寿命。利用测量点阵平面在不同方向上的间距的变化，可计算出残留应力的大小和方向。

　　对晶体结构不完整性的研究包括对层错、位错、原子静态或动态地偏离平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究（见晶体缺陷）。

　　合金相变包括脱溶、有序无序转变、母相新相的晶体学关系，等等。

　　结构分析对新发现的合金相进行测定，确定点阵类型、点阵参数、对称性、原子位置等晶体学数据。

　　液态金属和非晶态金属研究非晶态金属和液态金属结构，如测定近程序参量、配位数等。

　　特殊状态下的分析在高温、低温和瞬时的动态分析。

　　此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小，X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等，也得到了重视。