X线是一种不可见光线，它与普通光线一样沿直线传播。具有电磁辐射和微粒辐射的双重性。波长壁可见光更短，能穿透可见光不能穿透的人体组织，因而可以用于诊断和治疗。X线的发现具有传奇色彩，1895年德国物理学家伦琴在进行真空阴极管放电现象的研究时，于11月8日的一次实验中，发现有一种荧光，并能穿过黑纸、书、手等许多物质。他肯定这是一种性质不明的光线，并于1896年1月23日宣布了这一伟大的发现。当时因对这种射线的性质不明，故以数学上的未知数“X”来命名，称作X线。后经伦琴及许多科学家研究，证明X线有几种很重要的特性。
穿透性：X线波长很短，具有很强的穿透力，能穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度的物质，并在穿透过程中受到一定程度的吸收即衰减。X线的穿透力与X线管电压密切相关，电压愈高，所产生的X线的波长愈短，穿透力也愈强;反之，电压低，所产生的X线波长愈长，其穿透力也弱。另一方面，X线的穿透力还与被照体的密度和厚度相关。X线穿透性是X线成像的基础。
荧光效应：X线能激发荧光物质(如硫化锌镉及钨酸钙等)，使产生肉眼可见的荧光。即X线作用于荧光物质，使波长短的X线转换成波长长的荧光，这种转换叫做荧光效应。这个特性是进行透视检查的基础。
摄影效应：涂有溴化银的胶片，经X线照射后，可以感光，产生潜影，经显、定影处理，感光的溴化银中的银离子(Ag+)被还原成金属银(Ag)，并沉淀于胶片的胶膜内。此金属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银，在定影及冲洗过程中，从X线胶片上被洗掉，因而显出胶片片基的透明本色。依金属银沉淀的多少，便产生了黑和白的影像。所以，摄影效应是X线成像的基础。
电离效应：X线通过任何物质都可产生电离效应。空气的电离程度与空气所吸收X线的量成正比，因而通过测量空气电离的程度可计算出X线的量。X线进入人体，也产生电离作用，使人体产生生物学方面的改变，即生物效应。它是放射防护学和放射治疗学的基础。