grup tarafından tek-kristal kırınımı yöntemi
kullanılarak bulunmuştur. Hull demir ve magnezyum gibi metallerin yapısını
anlamak için un metodunu kullanmıştır.

Bilimsel otobiyografisi olarak bilinen X-ışını Analizinin Gelişimi ( The Development of X-ray Analysis ) adlı eserinde Sir
William Lawrence Bragg, kristalografinin moleküllerin tekno-estetik yapılarının
testil ve eveşyalarıyla ilişkisinden dolayı özellikle kadınlara yaradığını
ifade etmiştir. Bragg kristal oluşumlarını "perdeler, duvar kağıtları
mozaikler ve güller" ile karşılaştırmasıyla bilinir.

1951’de Britanya
Festivali, insülin, çin kumu ve henoglobinin X-ışını kristalografisine dayanan
dantel ve baskı tasarlamayı amaçlayan tekstil üreticileriyle tecrübeli
kristalografların işbirliği sonucu kurulan Festival Patern Grubuna ev sahipliğ
yapmıştır. Projenin yöneticisi konumundaki bilim insanlarının başında o
zamanlar Cambridge’deki Cavendish Laboratuvarı’nda müdür yardımcısı olarak görev
yapan Dr. Helen Megaw (1907–2002) bulunuyordu. Megaw kristal diyagramlarından
esinlenen ve onların tasarımdaki potansiyelini gören başlıca şahsiyet olarak bilinir.
2008 yılında Londra’daki Hoş Geldiniz Koleksiyonu’nda, festival desen grubu
"Atomlardan  Desenlere." Adında
bir gösteri sunmuştur.

X-ışını
kristalografisi kimyasal bağların ve kovalent olmayan etkileşimlerin daha iyi
anlaşılmasına yol açmıştır. İlk çalışmalar atomların yarıçaplarını ortaya
çıkarmış, elmasın yapısındaki düzgün dörtyüzlü bağlar, amonyum
hekzakloroplatinitteki (IV) düzgün sekizyüzlü 
bağlar gibi pek çok bağ teorisi ile 
düzlem karbonat grupgrubunda  ve aromatik moleküllerde gözlenen rezonansı
teyit etmiştir. Kathleen Lonsdale'ın 1928 yılında hekzametilbenzenin yapısına
ilişkin çalışması benzenin altıgen simetrisini kurmuş ve bu da alifatik C–C
bağlarıyla aromatik C–C bağları arasındaki belirgin farkı ortayaçıkarmıştır. Bu
buluş araştırmacıları kimya biliminin gelişmes açısından çok önemli sonuçları
olan  kimyasal bağlar arasında bir
rezonans olduğu fikrine ulaştırmıştır. Onun ulaştığı sonuçlar, William Henry
Bragg tarafından moleküler yerdeğiştirmenin erken bir formu olan ve başka
moleküllere dayananan 1921’de naftalin ve antrasenin modellerini yayınladığı
çalışmasında önceden tahmin edilmiştir.

Ayrıca 1920’lerde Victor
Moritz Goldschmidt ve daha sonra Linus Pauling kimyasal olarak benzeşmeyen
bağları elimine edecek ve atomların bağıl büyüklüklerini belirlmede kullanılan
kurallar geliştirdiler. Bu kurallar brookitin (1928)  yapısının ve rutil, brookit ve titanyum dioksidin
anataz formlarının bağıl kararlılığının anlaşılmasını sağlamıştır.

Bağlanmış iki atom
arasındaki mesafe bağ kuvvetinin ve derecesinin hassas bir ölçüsüdür;
dolayısıyla X-ışını kristalografisiyle ilgili çalışmalar inorganik kimyada
metal-metal çift bağlar, metal-metal dörtlü bağlar, ve üç-merkez, iki elektron
bağlar  gibi daha da egzotik bağ
tiplerinin keşfedilmesine yol açmıştır. 
X-ışını kristalografisi—veya daha açık bir ifadeyle, esnek olmayan
Compton saçılması deneyi—yarı kovalent karakterli hidrojen bağlarının varlığına
delil olmuştur.   Organometalik kimya alanında, ferrosenin
X-ışınıyla belirlenen yapısı sandaviç bileşiklerle ilgili bilimsel çalışmaları
başlatırken, Zeis’ın tuzu  "geri
bağlanma" ve metal-pi kompleksleriyle ilgili araştırmaları tetiklemiştir.  Sonuç olarak X-ışını kristalografisi
supramoleküler kimyanın, özellikle taçlı eterlerin yapısını ve ev sahibi-misafir
kimyasının prensiplerini açıklamakta öncü bir rol üslenmiştir.

Malzeme bilimlerinde  fullerenes
gibi pek çok karmaşık inorganik ve organometalik sistem tek-kristal metodu
kullanılarak analiz edilmiştir. Tek-kristal kırınımı, polimorflarla ilgi
yaşanan problemlerden dolayı  ilaç
endüstrisinde de kullanılmaktadır. Tek-kristali etkileyen temel faktörler
kristalin boyutları ve düzensizliğidir; rekristalizasyon ise küçük-moleküllü
kristallerde bu faktörleri geliştirmek çoğunlukla kullanılan bir tekniktir.
Cambridge Yapısal Veritabanı 500,000’in üzerinde yapıyı içermektedir. Bunların
%99’undsn çoğuX-ışını kristalografisiyle belirlenmiştir.

1920lerden bu güne,
X-ışını kırınımı metallerde ve minerallerde atomların dizilişini belirlemek
için kullanılan en temel metottur. X-ışını kristalografisinin mineralojide
uygulaması 1924’te Menzer tarafından tespit edilen gametin yapısıyla
başlamıştır. Silikatların sistematik bir X-ışını kristalografik  çalışmasına 1920’de girişilmiştir. Bu
çalışma,  Si/O oranı değiştikçe
silikat kristalleri atomik dizilişlerinde belirgin değişiklikler
göstermektedir. Machatschki bu anlayışı alüminyumun silikattaki silisyum
atomlarının yerini aldığı minerallere de genellemiştir. X-ışını
kristalografisinin metalurjideki ilk uygulaması da aynı şekilde 1920lerin ortalarında
olmuştur. En kaydadeğer olan Linus Pauling’in MgSn alaşımı onu
karmaşık iyonik kristallerin kararlılığı ve yapıları teorisine ulaştırmıştır.

Curiosity
rover uzay aracı 17 Ekim 2012’de, Mars gezegeninin üzerinde
"Rocknest"te Mars toprağının ilk X-ışını analizini
gerçekleştirmiştir. Aracın
CheMin analizi feldspar, piroksenez, olivin gibi pek çok mineralin varlığını
ortaya çıkarmış ve
nümunedeki Mars toprağının Hawaii volkanlarından çıkan havayla temas etmiş
bazaltik toprağa benzediğini ortaya koymuştur.

Hekzametilentetramin 1923’te yapısı ilk çözülen organik bileşik olmuştur. Bunu, biyolojik menranların önemli bir bölümünü oluşturan uzun-zincirli yağ asitleriyle ilgili çok sayıda çalışma takip etmiştir. 1930larda iki boyutlu karmaşıklığa sahip daha büyük moleküllerin yapısı çözülmeye başladı. Büyük, düzlemsel bir molekül olan ve biyolojik açıdan heme, korin, klorofil gibi öneme
sahip porfirin molekülüyle yakın ilişkisi bulunan pitalosiyanin yapısının bulunması kayda değer bir gelişmedir.

Biyolojik moleküllerin X-ışını kristalografisi kolesterol (1937),  penisilin (1946) ve vitamin B12 (1956)’nin yapılarını bulan ve bu çalışmalarından dolayı 1964’te Nobel Kimya ödülünü kazanan Dorothy Crowfoot Hodgkin’le birlikte uçuşa geçmiştir. 1969’da üzerinde otuz yılı aşkın bir süredir çalıştığı insülinin yapısını bulmuştur.

Proteinlerin (düzensiz
ve kolesteroldenyüzlerce kez daha büyük olan) kristal yapıları, 1962’de Max Perutz ile Nobel Kimya ödülünü  paylaşan Sir John Cowdery Kendrew’in
ispermeçet balinası miyoglobininin, yapısını buldukları çalışmayla 1950’li
yılların sonunda çözülmeye başlandı. Bu başarıdan sonra, 73761’den fazla
nükleik asit ve diğer biyolojik molekülün X-ışını kristal yapısı tespit edilmiştir.
Mukayese açısından şu söylenebilir: yapı analizi bağlamında en yeni ve iddialı
metot 9561 yapıyı çözen nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisidir.   Dahası, çözelti-halli NMR nispeten küçük (70
kDa’dan küçük) moleküllerle sınırlıyken, kristalografi rastgele büyüklükteki
moleküllerin yapısını da çözebilmektedir. X-ışını kristalografisi bilim
insanları tarafından farmakolojik bir ilacın hedef proteinle nasıl etkileştiğini
anlamak ve hangi değişikliklerin ilacın etkisini artıracağına karar vermek için
rutin olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, membrana özgü proteinler
kristalleşmeye karşı halen direnmektedirler çünkü izole olarak çözelti haline
gelebilmeleri için deterjan ve benzeri çözücülerin içinde çözülmeleri
gerekmektedir ve bu deterjanlar da genellikle kristalizasyonla girişim yapmakta
ve onu bozmaktadır. Bu tür membran proteinleri genomun büyük bileşenidir ve
iyon kanalları ve reseptörler gibi fizyolojik açıdan büyük öneme sahip birçok
proteini aralarında bulundurmaktadırlar.

X-ışını
kristalografisi bir esnek saçılma olup gelen ve saçılan X-ışınları yön
değiştirme dışında aynı enerjiye, dolayısıyla aynı dalga boyuna sahiptir. Buna
mukabil, esnek olmayan saçılma gelen X-ışınlarının enerjisinden bir bölümünün
kristale aktarılmasıyla, örneğin bir iç tabak elektronunun daha yüksek enerji
seviyesine uyarılması durumunda oluşur. Bu şekilde esnek olmayan saçılmalar
kristalden dışarı çıkan demetin enerjisinin azaltır(ya da dalga boyunu uzatır).
Esnek olmayan saçılma, maddenin bu şekilde uyarılmasını incelemek için
elverişli olsa da, X-ışını kristalografisinin amacı olan madde içinde
saçıltıcıların dağılım ve dizilişlerini tespit etmeye uygun değildir.

Dalgaboyları
10 – 0.01 nanometre aralığında bulunan X-ışınları; kristalografide kulanılan
tipik dalga boyu olan 1 Å (0.1 nm), kovalent
kimyasal bağların ve tek bir atomun yarıçapı mertebesindedir. Morötesi
radyasyon gibi daha uzun dalga boylu fotonlar atomik pozisyonları tespit etmek
için yeterli çözünürlüğü sağlamayacaktır. Beri taraftan ise gama ışınları gibi
daha kısa dalga boylu fotonların kullanımı, çok sayıda üretiminin ve
odaklanmasının zor olması, maddeyle etkileşiminin çok güçlü olması ve
madde-anti madde çiftleri oluşturması gibi nedenlerle uygun değildir. Bu
nedenle X-ışınları elektromanyetik saçılma yoluyla atomik çözünürlükte yapı
belirleme söz konusu olduğunda en makul seçimdir.

Saçılan elastik x-ışınların diğer
şekilleri toz difraksiyonunu, SAXS ve X-ışını fiber difraksiyonunun birkaç
türünü içerir, ki bu da Rosalind Franklin tarafından DNA’nın çift-heliks
yapısının tespitinde kullanılmıştır. Genel olarak, tek-kristal X-ışını
difraksiyonu bu diğer tekniklerden daha fazla yapısal bilgi sunar; ancak, bu
her zaman elde mevcut olmayan yeterli miktarda geniş ve düzenli kristal
gerektirir.

Bu saçılma metotları
genellikle monokromatik X-ışınlarını kullanır; bunlar da küçük sapmaları olan
tek dalga uzunluğuyla kısıtlıdırlar. X-ışınlarının geniş tayfı (diğer bir
deyişle; farklı dalga boyları olan x-ışınlarının karışımı) Laue metodu tekniği
olarak bilinen X-ışını difraksiyonunu gerçekleştirmek için de kullanılabilir.
Bu X-ışını difraksiyonunun ilk keşfinde kullanılmış bir metottur.

Saçılan Laue, X-ışını dalgasına sadece kısa
bir süre maruz kalmayla çok yapısal bilgi sağlar ve bu nedenle, çok hızlı
olayların (Zaman çözümlü kristallografi) yapısal çalışmalarında kullanılır.
Ancak, bir kristalin tam atomik yapısının tespiti için saçılan monokromatik
kadar iyi uyumlu değildir ve bu yüzden nispeten