它是一種波長很短的電磁輻射，其波長約為（20～0.06）×10-8釐米之間。倫琴射線具有很高的穿透本領，能透過許多對可見光不透明的物質，如墨紙、木料等。這種肉眼看不見的射線可以使很多固體材料發生可見的熒光，使照相底片感光以及空氣電離等效應，波長越短的X射線能量越大，叫做硬X射線，波長長的X射線能量較低，稱為軟X射線。當在真空中，高速運動的電子轟擊金屬靶時，靶就放出X射線，這就是X射線管的結構原理。放出的X射線分為兩類：（1）如果被靶阻擋的電子的能量，不越過一定限度時，只發射連續光譜的輻射。這種輻射叫做軔致輻射；（2）一種不連續的，它只有幾條特殊的線狀光譜，這種發射線狀光譜的輻射叫做特徵輻射。連續光譜的性質和靶材料無關，而特徵光譜和靶材料有關，不同的材料有不同的特徵光譜這就是為什麼稱之為“特徵”的原因。X射線的特徵是波長非常短，頻率很高。因此X射線必定是由於原子在能量相差懸殊的兩個能級之間的躍遷而產生的。所以X射線光譜是原子中最靠內層的電子躍遷時發出來的，而光學光譜則是外層的電子躍遷時發射出來的。X射線在電場磁場中不偏轉。這說明X射線是不帶電的粒子流。1906年，實驗證明X射線是波長很短的一種電磁波，因此能產生干涉、衍射現象。X射線用來幫助人們進行醫學診斷和治療；用於工業上的非破壞性材料的檢查；在基礎科學和應用科學領域內，被廣泛用於晶體結構分析，及透過X射線光譜和X射線吸收進行化學分析和原子結構的研究。