Рентгеновская кристаллография представляет собой метод изучения кристаллической структуры минералов и пигментов.

Для экспертизы произведений искусства применяется также растровый электронный микроскоп, результаты работы которого знакомы нам, например, по черно-белым снимкам пылевых клещей. Этот прибор широко используется также в химической промышленности. Для исследования пигментов живописных полотен вначале выполняется отбор пробы супертонкой иглой, после чего ее помещают в микроскоп, в котором на нее направляют электронный пучок. С поверхности материала отделяются электроны, генерируя рентгеновское излучение, и образуют изображение, которое можно изучить и распечатать. Собранные рентгеновские лучи можно проанализировать с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра. На экране этого прибора появляется диаграмма, пики в которой показывают, какие химические элементы имеются в пробе, а также их относительное количество. Полученная информация позволяет исследователям определить химический состав материала. Если, например, на экране спектрометра видны пики кислорода, натрия, алюминия, кремния, серы и кальция, эксперт может констатировать, что проба представляет собой природный синий ультрамарин. Если же пигмент получен синтетическим путем, пик кальция, как правило, на спектрометре не появится.

Полученные в результате таких исследований диаграммы часто публикуются в качестве иллюстративного материала статей в научных журналах. Арт-мошенники нередко копируют эти диаграммы, убеждая с их помощью клиентов, что продаваемые произведения тщательно проанализированы на предмет использованных материалов. Поскольку непрофессионалу трудно толковать диаграмму, он не поймет, что отчет об исследованиях, представленный арт-шарлатаном, касается вовсе не того произведения, которое предлагается к продаже.

Рентгенофлуоресцентный спектрометр позволяет быстро определить состав химических элементов на исследуемом участке произведения без нанесения ему вреда. В то же время в экспертизе живописи использование этого прибора сопряжено с трудностями и требует от исследователя немалого опыта, поскольку, если даже спектрометр определит, к примеру, на участке красного цвета наличие свинца и железа, этот факт еще не позволит исследователю понять, о каких пигментах идет речь. Возможно, речь идет о свинцовых белилах и красном железоокисном пигменте, свинцовом сурике и красном железоокисном пигменте или же о свинцовых белилах, красном железоокисном пигменте и органическом красном пигменте.

Рентгенофлуоресцентный спектрометр также подходит для анализа, например, скульптурных произведений из металла путем сравнения результатов анализа материала предполагаемой подделки с показателями состава металлического сплава, применявшегося для создания безусловного подлинника. Таким образом можно составить относительно достоверное представление, использован ли в исследуемой скульптуре тот же сплав, что и в оригинале. Как правило, современные сплавы чище тех, из которых выполнены старые скульптуры.

Термолюминесцентный анализ основывается на том, что многие минералы накапливают энергию, которая при нагревании высвобождается в виде свечения. Впервые термолюминесценцию обнаружил английский химик Роберт Бойль в 1663 году, заметив, что в темноте бриллиант излучает свет. Чем старее материал, тем интенсивнее световое излучение. В лабораторных условиях термолюминесцентный анализ позволяет подсчитать возраст исследуемого предмета, для чего необходим его небольшой образец. Однако применение данного метода в экспертизе произведений искусства не является стопроцентно надежным, поскольку он никогда не дает однозначно точного ответа на вопрос о подлинности предмета. Для того чтобы фальшивка прошла термолюминесцентный тест, она должна быть выполнена чрезвычайно искусно, а это требует изрядных затрат, соответственно, подделывать дешевые вещи не имеет смысла.

Восточные керамические статуэтки и фарфоровые предметы иногда представлены в каталогах аукционных домов как прошедшие термолюминесцентный тест (TL tested). Чтобы не попасть на удочку мошенников, стоит знать, что китайцы изготавливают очень качественные подделки старинных керамических статуэток, сочетая оригинальную старую керамику с новыми материалами. Такие подделки успешно выдерживают термолюминесцентное тестирование, однако выявляются в результате рентгеноскопии и компьютерной томографии.

Бельгийский радиолог Марк Гизельс разработал способ применения используемого в медицине метода компьютерной томографии для экспертизы произведений искусства: статуэток из терракоты, древесины, слоновой кости и камня. Компьютерный томограф позволяет не только провести медицинскую диагностику, но и определить подлинность и состояние предметов искусства. При помощи КТ-анимации даже дилетант может понять, из какого материала и каким способом изготовлено скульптурное произведение.

Обнаружение нового материала на старом полотне не всегда становится достаточным доказательством его поддельности, поскольку картина могла быть просто впоследствии отреставрирована. Подлинность произведения искусства, безусловно, стоит подвергнуть сомнению в том случае, если более современный пигмент обнаружится в подписи. Копируя подписи напрямую из книг, фальсификаторы зачастую допускают примитивные ошибки. Они могут скопировать на работу раннего периода творчества художника его же более позднюю подпись, и наоборот.

Иногда на судебных процессах арт-мошенники в качестве доказательства возраста и происхождения продаваемых ими подделок используют результаты, полученные с помощью новых методов технико-технологической экспертизы. Несмотря на то, что эти данные могут произвести впечатление достоверных, в действительности они не всегда являются таковыми. Известны случаи, когда мошенники платили экспертам за выдачу нужных им заключений, в которых результаты исследований были представлены выборочно, например, опускались сведения о подписи на картине. Все данные, полученные в результате таких сомнительных исследований, могут быть верными. Произведение старое, и в нем обнаружены старые пигменты. С точки зрения истории искусства оно отражает художественную стилистику и тематику периода его создания. Все изображенные на произведении предметы и создаваемая ими атмосфера ощущаются как подлинные, однако при этом участок авторской подписи может остаться совершенно неизученным. В таких случаях весьма вероятно, что на старом подлинном полотне менее известного художника проставлена фальшивая подпись более именитого мастера, работавшего во времена автора или позднее.

Искусствовед Елена Баснер запатентовала в России идею, согласно которой подлинность произведения искусства можно определить с помощью содержащихся в нем радиоактивных изотопов цезия-137 и стронция-90. Авторитетные исследователи считают, что метод Баснер может использоваться для экспертизы произведений искусства.