Na maioria dos casos, uma obra de arte, e em particular uma pintura, guarda em si a história de sua criação, sua evolução e sua conservação. Ler essa história é um problema fundamental de estudiosos que atuam no vasto campo do patrimônio cultural. A história é, em parte, legível na superfície da obra de arte. No entanto, uma grande parte desta história está escondida, encontrando-se abaixo da superfície, presa na textura do material ou, ainda mais profundo, nos átomos e moléculas constituintes. Nesse contexto, técnicas que utilizam instrumentos e métodos atômicos e nucleares desempenham um papel importante e crescente em investigações de objetos únicos e preciosos da arte e arqueologia. A fluorescência de raios X (XRF), onde a energia e a intensidade dos raios X característicos emitidos são medidos, é uma das principais técnicas físicas utilizadas para análise de artefatos do patrimônio histórico, artístico e cultural. O presente trabalho teve como objetivo a caracterização, por meio do emprego de XRF, dos pigmentos de pinturas pertencentes à coleção do Museu de Arte de São Paulo Assis Chateaubriand (MASP), de modo a contribuir com a documentação científica das obras. Foram estudadas sete pinturas europeias de grande valor histórico, artístico e cultural: “Retrato de Jovem Aristocrata – Um Jovem Noivo da Família Rava”, de Lucas Cranach, o Velho; “Retrato de Jovem com Corrente de Ouro”, de Rembrandt van Rijn e/ou ateliê; “O Escolar (O Filho do Carteiro)”, “O Banco de Pedra no Asilo de Saint-Rémy”, “Passeio ao Crepúsculo” e “A Arlesiana”, de Vincent van Gogh e “Natureza-Morta com Prato, Vaso e Flores”, autor desconhecido, anteriormente atribuído a Vincent van Gogh. As sete pinturas foram submetidas à análise por fluorescência de raios X portátil (PXRF). As medidas foram realizadas in situ, no Laboratório de Conservação e Restauro do MASP. Diversos espectros foram adquiridos em regiões de diferentes cores e diferentes tonalidades nas sete pinturas estudadas. Em particular, a pintura “Retrato de Jovem Aristocrata – Um Jovem Noivo da Família Rava” foi também analisada em laboratório por fluorescência de raios X por reflexão total (TXRF). Os pigmentos presentes nas pinturas foram identificados com base nas cores associadas à presença de elementos-chave nos espectros de raios X. A partir da análise por XRF, foi possível identificar os pigmentos presentes nas sete pinturas, assim como, inferir a composição de camadas subjacentes das pinturas. Foi possível ainda identificar os pigmentos presentes em regiões de intervenção nas pinturas “Retrato de Jovem Aristocrata – Um Jovem Noivo da Família Rava” e “O Escolar (O Filho do Carteiro)”. Os resultados obtidos revelaram importantes informações acerca do método de trabalho dos artistas, em cada uma das pinturas estudadas. Todos os resultados foram confrontados com dados disponíveis na literatura. Os resultados foram também reportados ao departamento de acervo, conservação e restauro do MASP, contribuindo de maneira significativa com a documentação científica das obras para os arquivos do museu e para com os estudos conduzidos pelo Laboratório de Conservação e Restauro do MASP.