(1)全譜定性分析 驅動分光譜儀的晶體連續改變衍射角，記錄X射線信號強度隨波長的變化曲線。檢測譜線強度峰值位置的波長，即可獲得樣品微區內所含元素的定性結果。電子探針分析的元素范圍可從鈹(序數4)到鈾(序數92)，檢測的最低濃度(靈敏度)大致為0.01％，空間分辨率約在微米數量級。全譜定性分析往往需要花費很長時間。
(2) 半定量分析 在分析精度要求不高的情況下，可以進行半定量計算。依據是元素的特征X射線強度與元素在樣品中的濃度成正比的假設條件，忽略了原子序數效應、吸收效應和熒光效應對特征X射線強度的影響。實際上，只有樣品是由原子序數相鄰的兩種元素組成的情況下，這種線性關系才能近似成立。在一般情況下，半定量分析可能存在較大的誤差，因此其應用范圍受到限制。
(3) 定量分析 在此僅介紹一些有關定量分析的概念，而不涉及計算公式。
樣品原子對人射電子的背散射，使能激發X射線信號的電子減少；此外入射電子在樣品內要受到非彈性散射，使能量逐漸損失，這兩種情況均與樣品的原子序數有關，這種修正稱為原子序數修正。由入射電子激發產生的X射線，在射出樣品表面的路程中與樣品原子相互作用而被吸收，使實際接收到的X射線信號強度降低，這種修正稱為吸收修正。在樣品中由入射電子激發產生的某元素的X射線，當其能量高于另一元素特征X射線的臨界激發能量時，將激發另一元素產生特征X射線，結果使得兩種元素的特征X射線信號的強度發生變化。這種由X射線間接地激發產生的元素特征X射線稱為二次X射線或熒光X射線，故稱此修正為熒光修正。
在定量分析計算時，對接收到的特征X射線信號強度必須進行原子序數修正(Z)、吸收修正(A)和熒光修正(F)，這種修正方法稱為ZAF修正。采用ZAF修正法進行定量分析所獲得的結果，相對精度一般可達1％-2％，這在大多數情況下是足夠的。但是，對于輕元素(O、C、N、B等)的定量分析結果還不能令人滿意，在ZAF修正計算中往往存在相當大的誤差，分析時應該引起注意。