本发明提供一种能够测量比以往更多的多层试样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，向包括层叠的第一层以及第二层的试样以X射线按所述第一层、所述第二层的顺序透过的方式照射所述X射线，检测从所述第一层产生的荧光X射线，检测透过所述试样后的透过X射线，通过基于所述荧光X射线的元素分析，确定所述第一层中的X射线的吸收系数以及所述第一层的密度，基于所述透过X射线的不同的两个能量下的强度、所述吸收系数以及所述密度，计算所述第一层的厚度。