В новом лазере излучение будет создаваться потоком электронов, разогнанным на специальном ускорителе длиной около 2,1 километра до скоростей близких к скорости света. На XFEL ученые смогут получить достаточно мощный источник, который позволит получать когерентное электромагнитное излучение (это и есть луч лазера) в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне.

Планируется, что после строительства страны-участники будут использовать источник совместно. При этом время работы будет определяться финансовым участием в проекте той или иной страны. В настоящее время запланированы шесть рабочих станций, куда от источника будет по специальным каналам приходить излучение. На этих станциях, например, ученые могут исследовать структуру различных материалов, использовать яркие и короткие рентгеновские импульсы для рентгеновской микроскопии.

В настоящее время подобный центр строится в США. Его первые испытания прошли в апреле 2009 года. Стоимость разработки нового устройства составила 420 миллионов долларов. Первые опыты на новом источнике рентгеновского излучения запланированы на сентябрь 2009 года. Кроме того аналогичное устройство строится и в Японии.