Найяскравіші і найкорисніші джерела рентгенівського випромінювання — синхротрони, велика яскравість їх світла дозволяє отримання найкращої роздільної здатності. Вони також зручні для регулювання довжини хвилі випромінювання, що корисно, на приклад, для фазового аналізу за допомогою методу багатохвильової аномальної дисперсії (MAD), описаного нижче. Синхротрони зазвичай дуже коштовні та існують тільки в державних наукових центрах, де вони використовуються кожну хвилину дня і ночі.