能量色散X射线荧光测井技术是20世纪60年代后期发展起来的。1968年美国研制了以放射性同位素为X射线激发源、以NaI（Tl）闪烁计数器配能量平衡滤光片为X射线探测器的能量色散X射线荧光测井仪，实现了银、铀矿种模拟钻孔的X射线荧光测井试验。到20世纪70年代，英国实现了铜（干孔）、铅、锡等矿种的X射线荧光测井工作；苏联开展了钨、铅、钼、锡、钡、锌（干孔）、铜（干孔）等矿种的X射线荧光测井工作，并建立了一套X射线荧光测井的方法技术和规范。中国X射线荧光测井技术开始于20世纪70年代后期。1977年至1979年，开发的第一代X射线荧光测井仪是以放射性同位素为X射线激发源、以NaI（Tl）闪烁计数器配能量平衡滤光片为X射线探测器，该探管一次下井可测定一种元素的含量，实现了锡、锑和钡矿种的测井工作，直接测定矿层品位、划分矿层厚度和计算线储量；1991年至1994年开发了以正比计数器为X射线探测器的第二代X射线荧光测井仪，一次下可测定2～4种元素的含量，通过更换放射性同位素源和不同类型的正比计数器，可实现对铁（干孔）、铜（干孔）、锌、砷、锶、钼、银、锡、锑、钡、钨、汞、铅、铀等矿种的X射线荧光测井工作；2007年至2010年，开发了以室温高能量分辨率的硅半导体为X射线探测器的第三代X射线荧光测井仪，下次下井可测定十余种元素的含量，可适用于原子序数自19号（钾）至92号（铀）之间元素矿种的X射线荧光测井工作（其中原子序数自19号（钾）至25号（锰）之间元素仅适用于干孔条件）。2013年，中国建立了能量色散X射线荧光测井工作的行业技术规范。2014年至2016年，中国开发了第四代深孔X射线荧光测井仪，测井深度可达3000多米。

对无岩心地质钻探工作，X射线荧光测井是确定井孔中矿层品位、矿层厚度和计算线储量的直接和有效的方法。其物理基础是，当井壁岩（矿）石矿物中各元素受到放射性同位素或微型X射线管放出的X（γ）射线照射后，元素原子放出特征X射线（荧光），特征X射线能量与该元素原子序数平方呈线性关系，特征X射线强度与该元素在岩（矿）石矿物中的含量成正相关关系。测定特征X射线的能量实现对元素的定性分析，测定特征X射线强度实现对元素的定量分析。能量色散X射线荧光测井仪由井下X射线荧光探管、电缆和地面测控仪器组成。与地面能量色散X荧光测量相比较，X射线荧光测井探管的结构有两点不同：第一，由于激发源发出X（γ）射线和元素原子放出的特征X射线几乎被能量色散X荧光测井仪的探管材料所吸收，所以在测井探管上必须设计一个X射线的探测窗口，探测窗材料一般采用金属铍，不仅具有较低的原子序数，有利于低能X射线通过；而且具有较高的硬度。第二，由于井孔中有井液（水或泥浆）存在，为减少井液对X射线的吸收，测井探管还必须设计贴井壁装置，使探管的探测窗紧密贴近井壁。