60年代末70年代初以来，X射线荧光光谱仪大致分为使用晶体分光的色散型和不使用晶体分光的非色散型两类。使用半导体探测器的X射线荧光光谱仪当初被划为非色散型光谱仪的一种，但由于近年来半导体探测器性能(特别是能量分辨率)提高，使用技术发展，现已被确定为一个能量色散的新分支。与此同时，分类方法也就变成了如下形式：
①波长色散型，一般说的X射线荧光光谱仪都是指使用晶体分光的波长色散型光谱仪。这类仪器又可分为两种，一种是对各元素逐一进行角度扫描顺序进行测定的所谓扫描式光谱仪;另一种是每个元素都单独配备一个固定的测角器同时分析多个元素的所谓多元素同时分析式X荧光光谱仪，还有一种是前两种组合在一起，既有顺序扫描仪又有各种元素的固定分析器。扫描式仪器的示意图见图2-1。
多元素同时分析式仪器特别适用于作炉前的快速分析(图2-2)
③能量色散型。以带有半导体探测器和多道脉冲高度分析器为特征的X射线荧光光谱仪叫做能量色散型光谱仪。因其具有能同时测定多个元素(还能测背景)的优点，且数据处理快，故应用领域日益扩大。能量色散型仪器将于以后扼要叙述。
③非色散型。如图2-3所示，一般使用正比计数器作探测器，因其能量分辨率所限，常需要使用滤光片。X射线源用放射性同位素(RI)或用小型X射线管。因其分析对象是组成元素简单的样品，且形状小巧故常当作专用仪器或便携式仪器使用。
④近年来出现了由波长色散型与能量色散型组合在一起的X射线荧光光谱仪，兼备各自的特长，以满足特殊分析的要求。