(1)元素定性分析

各種元素都有它的特征的電子結(jié)合能，因此在能譜圖中就出現(xiàn)特征譜線，可以根據(jù)這些譜線在能譜圖中的位置來鑒定周期表中除H和He以外的所有元素。通過對樣品進(jìn)行全掃描，在一次測定中就可以檢出全部或大部分元素。

(2)元素定量分折

X射線光電子能譜定量分析的依據(jù)是光電子譜線的強度(光電子蜂的面積)反映了原于的含量或相對濃度。在實際分析中，采用與標(biāo)準(zhǔn)樣品相比較的方法來對元素進(jìn)行定量分析，其分析精度達(dá)1％～2％。

(3)固體表面分析

固體表面是指最外層的1～10個原子層，其厚度大概是(0.1~1)nm。人們早已認(rèn)識到在固體表面存在有一個與團(tuán)體內(nèi)部的組成和性質(zhì)不同的相。表面研究包括分析表面的元素組成和化學(xué)組成，原子價態(tài)，表面能態(tài)分布。測定表面原子的電子云分布和能級結(jié)構(gòu)等。X射線光電子能譜是常用的工具。在表面吸附、催化、金屬的氧化和腐蝕、半導(dǎo)體、電極鈍化、薄膜材料等方面都有應(yīng)用。

(4)化合物結(jié)構(gòu)鑒定

X射線光電子能譜法對于內(nèi)殼層電子結(jié)合能化學(xué)位移的精確測量，能提供化學(xué)鍵和電荷分布方面的信息。

5）分子生物學(xué)中的應(yīng)用：
利用XPS鑒定維生素B12中的少量的Co。

6）膜表面深度分析：
用Ar+離子束對清除材料表面污染層，對材料進(jìn)行深度剖析。