Die Prinzipien der Anlagen sind ähnlich. Zunächst werden Elektronen auf hohe Energien beschleunigt und dann zur Erzeugung von hochintensiven Röntgenlaserblitzen angeregt. Doch während dazu bei LCLS und SACLA bislang konventionelle Beschleunigertechnologien zum Einsatz kommen, arbeitet der European XFEL supraleitend bei minus 271 Grad Celsius. Der amerikanische Röntgenlaser LCLS wird unter der Projektbezeichnung LCLS-II derzeit modernisiert und wird dann in einigen Jahren ebenfalls über supraleitende Beschleunigertechnologie verfügen.
Die Supraleitung ermöglicht einen Elektronenstrahl, der aus vielen hintereinander gereihten Elektronenpaketen besteht und von besonders hoher Qualität ist. Dadurch lassen sich am European XFEL zum einen weit mehr Lichtblitze pro Sekunde erzeugen als an den beiden anderen Standorten. Zum anderen erhöht sich so die Ausbeute an verwertbaren Lichtblitzen. Bestimmte Experimente werden daher nur am European XFEL möglich sein, andere können weit schneller durchgeführt werden. Auch lassen sich mit der höheren Anzahl von Elektronenpaketen mehr Messplätze gleichzeitig bedienen.