晶体内部具有规则排列的点阵。这些点阵可划分为一组平行且等间距的平面点阵。两相邻点阵的平面间距为dhkl，其中下标hkl为面网指数。
当X射线照射到矿物晶体上时，晶体中每个点阵都对入射的X射线产生散射。取晶体中任一相邻晶面，其间距为dhkl。当X射线照射到此晶面上时，入射角与散射角相等，均为θ。这两个晶面产生的光程差为2dsinθ。当光程差为X射线波长（λ）的整数倍时，散射的X射线相互加强，产生衍射线，即2dsinθ=nλ。这就是著名的布拉格公式。目前X射线一般由由高压电源激发真空管铜靶（Cukα）和铁靶（Fekα）产生，也有些是同步幅射产生。
布拉格公式表明，nλ值一定时，d与sinθ成反比，即d与θ成反比，晶面间距越大，衍射角越小。晶面间距的变化直接反映晶胞的尺寸和形状。每一种结晶物质都有其特定的结构参数，包括对称性与点阵类型、晶胞大小等。每种矿物晶体的衍射线的位置和强度是矿物晶体的特征，是矿物晶体鉴定的物理基础。
矿物晶体粉末为随机取向，具有各种晶体方位。因此在一定衍射角θ值的各个方向上都有相同强度的衍射线。因此矿物晶体粉末在X射线照射下，形成一系列锥状分布的衍射线锥。
实际检测中记录各衍线的衍射角θ值和衍射线强度，根据布拉格公式计算出衍射线的d值，并将各衍射线指标化，即确定各衍射线的hkl值。查矿物X射线粉末衍射卡片或数据库，得到矿物种类名称。