中子繞射和X光繞射的理論基本相同，依循相同數學形式，不同在於中子和X光兩者與物質間交互作用具有本質差異，且當X光及中子經不同元素散射時，相對散射能力亦非常不同，使得中子和X光繞射兩種技術彼此互補。因此，高原子序環境中辨識低原子序原子、區分週期表相鄰元素或是區分不同的同位素時，中子繞射具有明顯優勢。
