同步輻射光源與傳統X光射源的最大差異為可提供能量連續且高強度的光源，同時具有極佳的偏振性。利用此一特點的代表技術即為X光吸收能譜（X-ray absorption spectroscopy: XAS）。分為兩個觀測範圍：X射線近吸收邊限精細結構（NEXAFS）及延伸X光吸收精細結構（EXAFS）。前者與原子氧化態與結構座標有相當大的關係；後者可分析原子與鄰近原子間距、配位數等資訊。本技術對材料的接受性相當廣，可為結晶結構或非晶結構，另除固態，液態或氣態都有其應用面，並可同時進行臨場實驗。此外光電子能譜（X-ray photoelectron spectroscopy: XPS）亦為研究材料表面科學的一個重要技術，用以定量由表面至約10奈米深度的元素組成、化學態及電子態。