Ve forenzní oblasti jsou zpracovávány analýzy materiálů z nesmírně širokého spektra, řada materiálů může být i potencionálně nebezpečná – biologické látky, výbušniny, jedy, apod. Často je také potřebné analyzovat materiály, které v sobě nesou organickou i anorganickou složku a zde je role XRD fázové analýzy nezastupitelná.
Pro identifikaci neznámých látek a fázovou analýzu se ve forenzní oblasti využívá široké spektrum analytických metod - optická mikroskopie, SEM/EDS/WDS, XRF, iontová chromatografie, Ramanova spektroskopie, FTIR, ICP MS, GC-MS, MS/MS, MSn, NMR, apod. Kombinacemi těchto metod a XRD technik vzniká potřebný synergický efekt, který vede k úspěšnému získání důkazního materiálu použitelného pro řízení před soudem.
Aktuálně jsou XRD techniky využívány pro analýzy zemin, mineralogických a petrologických materiálů, drahých kamenů a další gemologických objektů, pigmentových fází v nejširším pojetí, povýbuchových zplodin, komponent výbušnin a pyrotechnických složí (anorganické i organické fáze), plastických hmot a polymerů, farmaceutických produktů a kosmetických výrobků (včetně narkotik), stavebních materiálů, slitin a kovů, plniv a aditiv (polymery, papírenské produkty, atd.), výplní trezorů, ”neznámých” vzorků (v nejširším pojetí). Zpravidla je používána prášková rentgenová difrakce v reflexním a transmisním módu a mikrodifrakce. Ve zvláštních případech je používána Gandolfi komora a výjimečně jsou používány metody monokrystalové.
V oblasti analýz zeminových fází nelze jinou technikou přesně např. identifikovat alumosilikátové minerální fáze.
Tzv. „Legal Highs“ – nové syntetické drogy, které se začaly objevovat na světovém trhu, představují aktuálně významný problém. Jedná se o strukturní varianty známých látek s psychomimetickými účinky, které dosud nejsou zařazeny na seznam kontrolovaných substancí a jsou syntetizovány s cílem obejití zákona. Řada těchto látek je prodávána po přechodnou dobu legálně. Analýza, identifikace a kvantifikace těchto látek je poměrně složitá, protože často nejsou obsaženy v identifikačních databázích. Metody rentgenové difrakce jsou velmi vhodnou komplementární technikou k obvyklým metodám sofistikované organické analýzy. Výskyt Legal Highs na trhu lze považovat za velmi nebezpečný i vzhledem k tomu, že u většiny těchto substancí není dosud známa toxicita.