早期X射线，有所谓重要研究者，其中包括Ivan Pului教授，威廉·克鲁克斯爵士，他们也是，约翰·威廉·希托夫，欧根·戈尔德斯坦，海因里希·鲁道夫·赫兹，菲利普·莱纳德，亥姆霍兹，尼古拉·特斯拉，爱迪生，查尔斯·巴克拉，马克思·冯·劳厄，威廉·伦琴。
一台水冷X射线管的图纸（简化／过时）
1869年，物理学家约翰·威廉·希托夫观察到，真空管中阴极发出的射线，当这些射线碰到玻璃管壁时会产生荧光。1876年，这种射线被欧根·戈尔德斯坦命名为“阴极射线”。随后，英国物理学家克鲁克斯研究了稀有气体里的能量释放，并制造了克鲁克斯管，这是一种玻璃真空管，里面有能产生高电压的电极。他还发现，把未的相片底片靠近这种管时，一些部分被感光了，不过他没有继续研究这一现象。1887年4月，尼古拉·特斯拉开始运用自己所设计的高电压真空管以及克鲁克斯管来研究X射线，他发明了单电极X射线管，在这一管子里电子穿过物质了，发生了如今被叫做轫致辐射的那种效应，进而生成了高能X射线呢。1892年特斯拉完成这些实验了，不过他并未使用X射线这个名称，仅仅是粗放地称作放射能而已。他接着持续进行实验，还提醒科学界要留意阴极射线对生物体具有的危害性，然而他却没有公开自身的实验成果。1892年时，赫兹开展实验，提出阴极射线能够穿透极为薄的金属箔，赫兹的学生伦纳德对这一效应作进一步研究，针对不少金属做了实验，亥姆霍兹曾对光的电磁本性进行数学推导。
伦琴拍摄的一张X射线照片，伦琴夫人的手骨与戒指
在公元1895年11月8日，德国的科学家伦琴展开了阴极射线的研究工作。到了1895年12月28日，他完成了初步的实验报告，这份报告名为“一种新的射线”。之后，他将这项成果发表在了维尔茨堡的-杂志之上。为了显示这是一种全新的射线，伦琴采用了表示未知数的X来为之命名。众多科学家主张将其命名为伦琴射线，然而伦琴自己却坚决予以反对，不过这一名称一直到如今依旧被广泛运用，特别是在德语国家。年份为1901年时，伦琴荣获了诺贝尔物理学奖。
在1895年的时候，爱迪生针对材料在-X射线照射之际所具备的发出荧光的能力展开了研究，从中发现钨酸钙展现出的这种能力最为显著。到了1896年3月，爱迪生发明了荧光观察管，后续那荧光观察管是用于医用-X射线的检验方面。不过到了1903年的时候，爱迪生却终止了自己针对-X射线的研究，是因为他公司里有一名玻璃工人喜欢把-X射线管置于手上进行检验，最终此人不幸得了癌症，哪怕之后进行了截肢手术，可还是未能挽救回生命。巴克拉发现-X射线拥有能够被气体散射这种特性，并且每一种元素都存在其特征-X谱线。基于此，他荣获了1917年的诺贝尔物理学奖。
20世纪80年代时，X射线激光器被设为罗纳德·里根总统战略主动防御计划一部分，可是对该装置（一种类似激光炮或死亡射线的装置，由热核反应供能）第一次且唯一那次试验，并未得出结论性结果，同时，因政治和技术缘由，整体计划（含X射线激光器）被搁置（不过该计划后来又重启——采用不同技术，成为布什总统国家导弹防御计划一部分）。
于20世纪90年代的时候，哈佛大学构建起了X射线天文台，其目的乃是用以观测在宇宙强烈天文现象当中所产生的X射线。跟从可见光观测到的相对稳定的宇宙不一样，从X射线观测到的宇宙并非稳定状态。其给人们呈现出恒星怎样为黑洞绞碎的情形，星系间相互碰撞的状况，超新星以及中子星的情况。
X射线的产生
所谓软X射线，指的是X射线波长略大于0.5nm的那种射线 ：。被叫做硬X射线的，是波长短于0.1nm的射线 。硬X射线跟波长长的（能量小）伽马射线范围存在重叠 ，二者的不同之处在于辐射源 ，并非波长 ：X射线光子产生于高能电子加速 ，伽马射线却是来源于原子核衰变 。
能用加速后的电子碰撞金属靶这种方式，来产生X射线，这是最简单的办法。在撞击时，电子会突然地减速，它所损失掉的动能会以光子的形式释放出来，进而形成X射线光谱里的连续部分，这被叫做制动辐射。要是加大加速电压，电子所携带的能量就会增大物理学家的影像资料，这样就有可能把金属原子的内层电子撞出来。于是内层便形成了空穴，外层电子会跃迁回到内层去填补空穴，与此同时会放出波长大概在0.1纳米左右的光子。外层电子跃迁放出的能量呈现量子化状态，因此，放出的光子波长集中在特定部分，进而形成了X射线谱中的特征线，这一现象称为特性辐射。
此外，高强度的X射线还能够由同步加速器或者自由电子激光产生。那同步辐射光源，具备高强度，有着连续波长，光束是准直的留学之路，光束截面积极小，并且具有时间脉波性以及偏振性，所以成为科学研究方面最佳的X射线光源。
基于多种方法能够对X射线进行探测，其中最普通的一种方法称作照相底板法，此事在医院里常常被使用。安置一片照相底片于人体后方情况之下，当X射线穿过人体内软组织（也就是皮肤及器官）之后便会照射到底片上，致使这些部位在底片经显影以后保留黑色；而X射线不能够穿过人体内的硬组织，像骨或者其他被注射含钡或碘的物质一般，底片在显影之后会显示成白色。光激影像板（image plate）凭借容易数字化的特性，在少部分医院已然取代传统底片。再一种办法是借助X射线照射于特定材质之上，进而产生荧光，像碘化钠（NaI）这般，就是如此例子。在科学研究范畴内，除了运用X射线CCD之外，还利用X射线游离气体的特性，把气体游离腔用作X射线强度的侦测手段。然而这些方法，仅仅能够显示出X射线的光子密度，却没办法显示出X射线的光子能量。X射线光子的能量一般是通过晶体让X射线衍射，然后依据布拉格定律计算得出的。
X射线衍射
在晶体学的研究范畴当中，劳厄察觉到了 X 射线经由晶体以后所产生的衍射现象，也就是 X 射线衍射，布拉格运用布拉格定律针对衍射关系开展了定量方面的描述 。
医学用途
X射线下的六指手掌
伦琴发现X射线后，仅仅在几个月时间内，它便被应用于医学影像，1896年2月，苏格兰医生约翰·麦金泰尔（英语：John），在格拉斯哥皇家医院（英语：Royal）设立了世界上第一个放射科。
放射医学属于医学的一个专门领域，它利用放射线照相术以及其他技术来生成诊断图像。的确，此地或许是X射线技术应用最为广泛的所在。X射线的用途主要是探查骨骼病变，不过对于探查软组织病变也颇为有用。常见的例子包含胸腔X射线，用以诊断肺部疾病像肺炎、肺癌或者肺气肿。而腹腔X射线则用于检测肠道梗塞以及因内脏穿孔导致的自由气体、自由液体，。在某些情形之下，运用X射线进行诊断仍旧存有争议，比如说结石，其对于X射线几乎不存在阻挡效应物理学家的影像资料，又比如肾结石，通常是能够看见的，然而并非一直都能看见。
人们借助计算机，能将从不同角度获取的X射线影像，合成为三维图像，医学上常用的电脑断层扫描，也就是CT扫描，便是基于这一原理 。
X射线的穿透能力，是和其频率存在关联的，它具备容易被高原子序数材料吸收的特性，在防护方面，通常可以采用2 - 3mm左右的铅板来进行屏蔽，以此达到防护目的。
美国有个叫艾伯特.C.盖瑟，其英文名是C. ，他曾借助X射线制造出美容除毛机，还建立了崔可公司，然而因辐射他患上了癌症，最后为防止癌症扩散，他切除了右手，并且X射线的美容除毛机致使数百万名妇女出现了皱纹、色斑、感染、溃疡，甚至皮肤癌等症状 。