本发明提供能够测量在现有技术中难以测量的多层试样的各层的厚度的厚度测量方法、X射线分析装置、信息处理装置以及计算机程序。在厚度测量方法中，向包含多个层的试样照射X射线，以使所述X射线透过多个所述层，检测从所述试样产生的荧光X射线，检测透过所述试样后的透过X射线，制作表示检测到的所述透过X射线的强度与各层的厚度的关系的第一关系式、以及表示与各层的厚度相应的理论上的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比与检测到的所述荧光X射线和所述透过X射线的强度之比的关系的第二关系式，计算同时满足所述第一关系式以及所述第二关系式的各层的厚度。