最早發現X射線的是德國著名物理學家威廉·倫琴，他在1895年研究陰極射線時發現了一種具有很強穿透能力的射線，他把這種未知的射線命名為X射線，其中的X意為未知。有物理學家提議應該用倫琴的名字命名這種射線，但倫琴謙虛地婉拒了。由於發現了X射線，倫琴獲得了第一屆諾貝爾獎物理學獎。後來，人們為了紀念倫琴，又把X射線稱為倫琴射線。

本質上，X射線是一種肉眼不可見的高頻電磁波，其波長在0.01至10奈米之間，頻率在30艾赫至30拍赫（1艾赫=10^3拍赫=10^18赫）。透過加速電子猛烈撞擊金屬靶，可以產生X射線。由於X射線的頻率極高，所以它們的能量非常高，具有很強的穿透能力。正因為如此，X射線的用途十分廣泛，在醫學、工業以及天文學領域都有十分重要的應用。例如，在醫學領域，X射線可以對人的骨骼進行成像，有助於醫學診斷。在工業領域，X射線可以對金屬材料的內部缺陷進行探測。在天文學領域，X射線太空望遠鏡被用於觀測宇宙中的X射線，有助於我們進一步瞭解宇宙。

此外，由於X射線的波長很短，它們對於諸如單個分子等微小結構的成像是十分有用的。這個研究領域被稱為X射線結晶學，例如，利用這種技術可以揭示DNA的物理結構，也能被用來對複雜蛋白質的分子結構進行成像。

X射線是一種電離輻射，長期大量接收到這種輻射會導致人體細胞發生癌變，從而引發癌症。不過，平時拍X光所受到的輻射劑量都是相對安全的，不會有電離輻射的風險。