1836年，英國科學家法拉第在研究稀薄氣體的放電時，發現了一種絢麗的輝光。
後來，物理學家們重做試驗也發現了輝光現象，因為它從陰極射出，就稱其為“陰極射線”。
1895年，德國物理學家威廉·康拉德·倫琴對陰極射線產生了極大的興趣，並開展了一係列的研究工作。
一天，倫琴繼續在做他的實驗。當他把熒光板靠近玻璃管的鋁窗時，認為玻璃管內的亮光會影響對熒光板的觀察。他就找了一張包照相底片的黑紙，將玻璃管包住，使玻璃內的亮光透不出來。
倫琴操作時發現，當把熒光板靠近玻璃管的鋁窗時，熒光板上就發出微弱的亮光；當距離稍遠時，熒光板上就不發光。
繼而，倫琴換上沒有鋁窗的玻璃管。按平常的程序，他將玻璃管包好，打開開關，伸手拿起桌麵上的熒光板。這時，他發現了一個大為驚訝的現象：熒光板的邊緣上發現了局部手骨的影子。
倫琴額上冷汗頓出，一時弄不清自己是在做實驗，還是出現了幻覺。
倫琴畢竟是科學家，絕不會放過這稍縱即逝的奇特發現。於是，他索性將手放在熒光板後麵，結果，熒光板上出現了完整的手骨影子。
這是事實，但過去並沒有見過這樣的報道。
第二天，倫琴集中精力重新思考這一新的發現。通過縝密地分析後，倫琴認為：它肯定不是陰極射線，因為它能穿透玻璃、遮光的黑紙和人的手掌，其能量是很大的，而陰極射線不可能穿透玻璃，這或許是一種人們未知的射線。
於是，他為了弄清射線的性質，又做了一係列的試驗：
用一塊木片放在玻璃管和熒光板之間，熒光板發光。
用塊鐵板放在玻璃管和熒光板之間，熒光板上隻剩下微弱的一點亮光；
用一塊鉛板放在玻璃管和熒火板之間，熒光板無光；
……
通過試驗發現，這種未知的射線能使包在黑紙中的照相底片感光。
倫琴對這一神奇的現象了解得越來越多，但對它產生的原因、性質卻知道的很少。這使他預感到這是一個神奇的未知領域，於是，他將這種射線命名為“X射線”。X在數學裏時常代表未知數，X光也有未知之光的意思。
1985年12月28日，倫琴在符茨堡大學醫學物理學會宣讀了《論一種新的射線》的報告，並展示了他夫人的手骨照片。
1896年1月，倫琴關於X射線的第一部專著出版了。
1901年，倫琴榮獲諾貝爾物理學獎。
1905年召開的第一次國際放射學會上，正式命名X光為倫琴射線。