在上述透射X 射線顯微鏡中，整個被研究物需完全暴露在入射光束中，探測器顯示的是放大、完整的物像。在掃描式X 射線顯微鏡中入射光束一般被聚焦得很細小，如幾十個納米，故物體上只有一個很小的區域被光照射，探測器上只得到這一個點的放大圖像，相對移動物體與光的位置，可逐點得到物體上各點的像，這些點像被逐點輸入計算機，經處理后在顯示器上顯示出完整的圖像。一般用掃描臺實現，掃描步距可以為幾個納米。可以是光路不動，樣品移動逐點掃描，也可以樣品不動波帶片掃描。一般是樣品移動的分辨力較低，波帶片掃描的分辨力較高。聚光波帶片之后常有一個級次選擇光闌(OSA)，用來從波帶片產生的不同級次的衍射光中選擇需要的級次，并阻擋其他級次的光，以降低背景。
掃描式X 射線顯微鏡可以利用吸收襯度成像，也可用相位襯度成像；可得到明場像，也可得到暗場像。