Die Abteilung Röntgenstrukturanalyse wurde zusammen mit dem neuen Institut 1986 gegründet, der Betrieb begann aber erst, als 1988 Prof. P. G. Jones aus Göttingen, wo er mit Prof. George Sheldrick gearbeitet hatte, nach Braunschweig berufen wurde. Gleich darauf wurde Andreas Weinkauf als Techniker eingestellt. Das erste Diffraktometer war ein Siemens "P21" Vierkreiser; die Auswertung erfolgte auf einem VAX-Rechner. Bilder wurden mit einem HP-Plotter gezeichnet. Da Diffraktometerzeit kostbar war (im Schnitt ca. 2-3 Tage pro Messung), wurden von allen Kristallen mittels Weissenberg-Kameras vorläufige Fotos gemacht. Das Tieftemperaturgerät wurde 1989 in Betrieb genommen; es lieferte kalten Stickstoff bei -100°C über ein mit Kniestücken gekoppeltes System aus Dewar-Röhren.
Ein altes Vierkreisdiffraktometer der Fa. Stoe wurde 1991 aufgerüstet.
In den 90er Jahren wurde, besonders im Computerbereich, einiges um- und aufgerüstet. Die allgemeine Messmethode erlebte Mitte der 90er einen großen technischen Fortschritt, als eine neue Generation Diffraktometer, die sogenannten Flächenzähler, erfunden wurde. Diese waren in der Lage, mehrere Intensitätsmaxima über eine Messfläche gleichzeitig aufzunehmen, ein großer Vorteil gegenüber den alten Geräten, die nur einen Reflex nach dem anderen messen konnten. Ende 1998 war es dann in Braunschweig so weit; ein neues SMART-System der Fa. Bruker (Nachfolger Siemens) wurde installiert. Das Stoe-Gerät, mit dem wir 799 Strukturen gemessen hatten, wurde nicht mehr verwendet. Es wurde langsam klar, dass die Qualität der Daten, die weiterhin mit dem alten Siemens-Gerät aufgenommen wurden, zu wünschen übrigließ; es wurde Anfang 2001 aus dem Betrieb genommen. Mit ihm waren 1613 Strukturen gemessen worden.
In Zusammenhang mit der Berufung von Matthias Tamm nach Braunschweig wurde Ende 2007 in eine weitere Generation Diffraktometer investiert. Nach einer kurzen Testperiode mit einem Bruker-APEX wurden zwei neue Diffraktometer der Fa. Oxford Diffraction (heute: Rigaku) installiert. Damit waren die Tage des alten SMART gezählt; es lief bis April 2008 (1571 Datensätze).
Die neu beschafften Geräte waren ein "Xcalibur E" mit Molybdänstrahlung und eine "Nova A" mit Kupfermikroquelle. Diese technische Entwicklung erlaubt die Erzeugung eines sehr starken Primärstrahls mit kleinerem Energieaufwand (ca. 50 kV, 1 mA statt wie bei bisherigen Quellen 50 kV, 40 mA) und entsprechend reduziertem Kühlbedarf. Damit lassen sich auch kleinste Kristalle (< 0.1 mm) gut messen. Mit beiden Geräten könnte man prinzipiell 2-3 Datensätze pro Tag aufnehmen.
Ein für den Einsatz in der Lehre beschafftes "Benchtop"-Pulverdiffraktometer wurde zum Sommersemester 2018 in Betrieb genommen und dient seither zur Charakterisierung von Substanzen, die im Rahmen der Grund- und Fortgeschrittenenpraktika der Anorganischen Chemie hergestellt werden. Daneben können auch luftempfindliche Proben von wissenschaftlichem Interesse vermessen werden.
Im Jahr 2018 verabschiedete sich Prof. P. G. Jones in den "Unruhestand" und übergab die Leitung der Abteilung an PD Dr. Christian Kleeberg. Die technische Weiterentwicklung der Diffraktometer und die geringe Lebensdauer der Mikroquellen der ersten Generation im Nova A (nicht viel mehr als 12 Monate) führten im selben Jahr zur Beschaffung einer neuen Gerätegeneration: Zwei Rigaku XtaLAB Synergy S Single Source Diffraktometer, davon eines mit Molybdän- und eines mit Kupfermikrofokusquelle. Das alte Xcalibur E ist weiterhin in Betrieb, während das alte Xcalibur Nova A zerlegt und als "Ersatzteillager" für das Xcalibur E eingelagert wurde.