目前，手持式X熒光光譜儀主要應用在金屬分析、廢料分揀、PMI（材料可靠性檢測）、采礦和探礦、環境和土壤的篩選、藝術與考古等方面。

       在金屬一塊，可以準確的檢測各種高低合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鎳合金、鈷合金、鈦合金等等；通過對其他合金元素的測定，實現對鋁、鎂合金的牌號鑒定，并對材料進行可靠性鑒定（PMI）和確認；而在鋼鐵冶煉、鍋爐等高溫高壓行業中的來料分析鑒定，確保材料的品質；船舶制造、航空航天等高科技行業中合金成分的識別，從而保障產品質量與安全；電力電站等有關國計民生行業中鑒定設備零部件達標與設備安全。

       針對廢舊金屬回收與利用行業，可以對大量金屬廢料進行現場檢測和快速分類，為購銷雙方在原材料交易時做出迅速可靠的判斷提供必要的信息。是廢舊金屬資源再生、金屬回收再利用行業中進行金屬識別，鋼材識別的有力武器，為物資再生行業的發展做出了貢獻。此行業包括：倉庫積壓鋼材回收、廢品收購站金屬分類、車削切屑或刨屑碎片等。

       在PMI領域里，輕輕一按，即可對樣品進行10秒的無損檢測，知道材料的成分和合金牌號，提前預防材料供應商的欺騙。

       生產制造過程中，對于材料的辨識與元素的檢測不可分割，如果原材料混料，極可能導致經濟損失，而手持式X熒光光譜儀能快速分類，防止因混料而產生的損失。

       在礦業方面，擁有一臺手持式光譜分析儀，能快速查驗出超大范圍的礦區，測定地帶模式，繪制礦山圖、實時勘察；對精礦、礦渣等礦物進行快速分析，為礦物貿易、加工以及再利用提供價值判斷依據。相比以往的檢測方法，需要采集樣品到實驗室進行檢測，來去花費的時間長，手持式只需短短幾秒就能得出結果。這樣就能快速的得出礦體邊界，確定利潤最高的區域。

       有害物質的檢測，隨著一系列限制令的出臺，例如2006年歐盟的ROHS指令和2008年的CPSIA，迫使制造商尋求新的更有效的方法來檢測零部件、半成品、成品里的被禁化學物質。利用X射線熒光技術對電子元器件、線路板等產品中的鎘,鉛,溴,汞,鉻等元素含量快速無損檢測；檢測包裝材料、塑料件、玩具、快消品里的重金屬元素。另外，隨著工業的發展，土壤環境受到污染，手持式光譜分析儀能現場檢測土壤中的重金屬含量。