1895年德國的物理學家倫琴在一隻嵌有兩個金屬電極（陰極和陽極）的真空玻璃管兩端電極上加上幾萬伏的高壓電時，發現在距玻璃管兩米遠的地方，一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過的紙板發出明亮的螢光。當用手去拿這塊紙板時，竟在紙板上看到手骨的影像。當時倫琴認定：這是一種人眼看不見、但能穿透物體的射線。因當時無法解釋它的原理和性質，故借用了數學中代表未知數的“X”作為代號，稱之為X射線。
現在我們已經知道，X線實際上是一種波長極短、能量很大的電磁波。醫學上套用的X線波長約在0.001--0.1nm之間。X射線穿透物質的能力與射線光子的能量有關，X線的波長越短，光子的能量越大，穿透力越強。X射線的穿透力也與物質密度有關，密度大的物質對x線的吸收多，透過少；密度小則吸收少，透過多。利用差別吸收這種性質可以把密度不同的骨骼與肌肉、脂肪等軟組織區分開來，而這正是X線透視和攝影的物理基礎。
X線影像的形成，是基於以下三個基本條件：首先，X線具有一定的穿透力，能穿透人體的組織結構；第二，被穿透的組織結構，存在這密度和厚度的差異，X線在穿透過程中被吸收的量不同，以致剩餘下來的X線量有差別；第三，這個有差別的剩餘X線，是不可見的，經過顯像過程，例如經過X線片、螢屏或電視屏顯示，就能獲得具有黑白對比、層次差異的X線圖像。
