残余应力分析仪的检测厚度因检测原理和仪器类型而异，常见的有X射线法、超声法、钻孔法等，具体如下：
 
- X射线残余应力分析仪：通常X射线的穿透深度为5-30微米，主要用于检测材料表面的残余应力。若配备相应的剥层装置，可获得沿一定深度方向的应力分布，但整体检测深度仍然有限，一般适用于较薄的表层检测。
- 超声残余应力分析仪：可检测零件厚度方向的范围一般为2-150mm，能够实现对金属锻件、铸件、板材及焊缝等较厚零件的表面和亚表面残余应力检测，还可用于铁轨等大型构件的残余应力检测。

- 钻孔法残余应力分析仪：适用于测定各向同性线弹性材料约1毫米深度的近表面的残余应力。通过分层铣削钻孔等方式，可得到沿深度方向的残余应力分布，适合喷丸处理、机械滚压处理的金属材料表面的残余应力分布测量。
 
此外，中子衍射法残余应力分析仪可检测深度可达50mm。磁测法残余应力分析仪一般只能测几十微米厚度的表面层。