1895年德国的物理学家
伦琴在一只嵌有两个金属电极（阴极和阳极）的
真空玻璃管两端电极上加上几万伏的高压电时，发现在距玻璃管两米远的地方，一块用铂氰化钡溶液浸洗过的纸板发出明亮的荧光。当用手去拿这块纸板时，竟在纸板上看到手骨的影像。当时伦琴认定：这是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线。因当时无法解释它的原理和性质，故借用了数学中代表未知数的“X”作为代号，称之为X射线。
现在我们已经知道，X线实际上是一种波长极短、能量很大的电磁波。医学上应用的X线波长约在0.001--0.1nm之间。X射线穿透物质的能力与射线光子的能量有关，X线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X显得穿透力也与物质密度有关，密度大的物质对x线的吸收多，透过少；密度小者吸收，透过多。利用差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼与肌肉、脂肪等软组织区分开来，者正是X线透视和摄影的物理基础。 X线之所以能使人体组织在荧屏上或胶片上形成影像，一方面是基于X线的穿透性、荧光效应和感光效应；另一方面是基于人体组织之间有密度和厚度的差别。当X线透过人体不同组织结构时，被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X线量即有差异。这样，在荧屏或X线片上就形成明暗或黑白对比不同的影像。
X线影像的形成，是基于以下三个基本条件：首先，X线具有一定的穿透力，能穿透人体的组织结构；第二，被穿透的组织结构，存在这密度和厚度的差异，X线在穿透过程中被吸收的量不同，以致剩余下来的X线量有差别；第三，这个有差别的剩余X线，是不可见的，经过显像过程，例如经过X线片的现实，就能获得具有黑白对比、层次差异的X线图像。