Le rayonnement synchrotron, lumière émise par des électrons ou des positrons relativistes et soumis à une accélération centripète, fournit un très large spectre de longueurs d'onde depuis l'infrarouge lointain jusqu'aux rayons X. La nouvelle génération de machines, spécialement conçues pour l'utilisation de cette lumière, a ouvert à une large communauté de scientifiques de laboratoires publics et privés une grande variété de méthodes d'investigation de la matière condensée qui complètent et vont au-delà des méthodes classiques. La continuité spectrale et l'utilisation en faisceau monochromatique, la brillance de la source, sa structure temporelle, sa polarisation linéaire ou circulaire, ses propriétés de cohérence ont donné une nouvelle dimension aux études des propriétés structurales, chimiques, électronique, et magnétiques de la matière à un niveau de résolution extrême.
Les méthodes de caractérisation et d'analyse structurale basées sur les techniques de diffraction-diffusion de rayons X, de caractérisation chimique basées sur les techniques de spectroscopie dans toute la gamme des énergies, d'analyse du comportement électronique et magnétique par les techniques de dichroïsme et de photoémission, enfin les nouveaux développements en radiographie X à deux et trois dimensions sont décrites à l'aide de différents exemples d'application choisis dans les secteurs de la chimie, de la pharmacie, de la médecine, de la métallurgie, des plastiques, ou encore, des matériaux pour l'électronique. Un accent particulier est porté sur les techniques d'imagerie, qu'elles soient en plein champ ou à balayage : elles constituent en effet la percée la plus remarquable dans le domaine de l'utilisation du rayonnement synchrotron pour l'étude des matériaux, notamment pour les matériaux industriels.
Les technologies et l'instrumentation associées au rayonnement synchrotron – machines, sources de lumière, optiques associées, stations d'analyse –, sont également succinctement présentées non seulement à titre d'information générale mais surtout pour bien souligner le lien étroit qui existe entre l'amélioration des technologies synchrotron et les performances des techniques d'analyse.
