X射线单晶衍射是利用单晶体对X射线的衍射效应来测定晶体结构的实验方法。经过第一次傅立叶变换产生衍射图谱，再通过第二次傅立叶变换完成结构解析，获得有机分子立体结构图像。

X射线衍射在测定分子的结构方面对于其他四谱（红外光谱、紫外光谱、质谱与核磁共振谱）的优点就在于，只需要一颗合适的单晶体，就可以不借助其他信息独立给出物质的立体分子结构。

MicroED是基于冷冻透射电镜获得的电子衍射数据，测定晶体三维空间结构的技术。与X射线相比，其入射光束为高能电子，与晶体作用更强。因此，只需要少量微纳米级（>0.1μm）的晶粒就可以快速、高效地获得高分辨率的衍射数据，大幅降低了对样品形状、纯度和尺寸的要求。

冷冻电镜单颗粒技术（CryoEM-SPA），一种在低温状态下使用透射电子显微镜观察样本的显微技术。其利用电子散射机制，通过低温冷冻而大大降低了高能电子束对分子结构的损伤，而后通过将散射信号转换为数以万计的单颗粒图像并依此进行三维结构重构。近年来，冷冻电镜的技术手段被不断提升，能够确定的分辨率也越来越高，实现了生物大分子的近原子级分辨率。冷冻电镜单颗粒法已经成为了解析各种蛋白分子结构的常规手段，与X射线晶体衍射和核磁共振共同构成了高分辨率结构生物学的基础。