通常的X射線熒光光譜儀分為能量色散X射線熒光光譜儀（ED XRF）和波長色散X射線熒光光譜儀（WD XRF），其以X射線管出射譜照射樣品后產生的元素熒光射線是以能量色散型探測器直接探測（ED XRF）或是經分光晶體分光后探測器探測（WD XRF）為主要區別。
單波長X射線熒光光譜儀是在X射線照射樣品前進行了X射線光的單色化入射，主要依靠雙曲面彎晶或者二次靶或者多層膜彎晶等技術，將X射線管出射譜中的單一能量衍射聚焦到樣品一點，激發樣品中元素熒光，這樣極大降低了由于X射線管出射譜韌致輻射照射樣品而產生的背景干擾，獲得較佳的元素熒光信號峰背比。嚴格說來，單波長X射線熒光光譜儀也分為單波長激發-能量色散X射線熒光光譜儀和單波長激發-波長色散X射線熒光光譜儀兩類。
由于單波長X射線熒光光譜儀獲得較佳的元素分析性能（尤其在靈敏度方面），是當前X射線熒光領域研發的重點。