پرتو ایکس تا حد زیادی سبب پیشرفت زیست شناسی مدرن شده است. ساختار و شکل مولکول‌هایی که برای زندگی قابل اهمیت هستند مانند پروتئین‌ها یا DNA حتی با بهترین میکروسکوپ‌های نوری قابل مشاهده نیستند. بنابراین زیست شناسان از تابش سنکروترون برای دستیابی به تصاویر سه بعدی مولکول‌های آلی استفاده می‌کنند.

شناخت ساختار فضایی دقیق این مولکول‌ها یک شرط اساسی برای فهم چگونگی تاثیر آنها بر ارگانیسم‌های بیمار و سالم است. به دلیل درخشندگی بالا و واگرایی کم و تنظیم‌پذیری طول موج تابش سنکروترون، این تابش به عنوان یک ابزار ضروری برای تحلیل ساختار مولکول‌های پروتئین و اسید‌های نوکلئیک مطرح می‌شود. با استفاده از پرتو ایکس تابش شده از الکترون‌های حلقه انبارش، تعیین ساختار‌های سه بعدی ترکیبات مولکولی بسیار پیچیده میسر شده است.

تابش سنکروترون نه تنها تعیین سریع ساختارهای پروتئین به عنوان نقطه شروعی در توسعه داروهای جدید را میسر می‌سازد بلکه شناخت بیومولکول‌های بزرگ و ذرات فوق مولکولی، که تاکنون به طور کامل شناخته نشده بودند، در چشمه‌های نور ممکن خواهد شد. شدت درخش‌های نور به گونه‌ای است که امکان تصویربرداری از یک تک مولکول فراهم است و دیگر نیازی به رشد بلور برای مطالعه آن نیست. نه تنها زیست شناسان مولکولی از تابش سنکروترون بهره می‌برند بلکه ساختارهای بزرگتر نیز می‌توانند با این شیوه مورد مطالعه قرار گیرد.