Sa découverte fut le résultat d'une observation d'un tube cathodique avec la fluorescence d'un écran de platino-cyanure de baryum, jusque là méconnue. Il remarqua que les rayons observés ont traversé le verre, le papier, contrairement au platine et au plomb, et ont troublé les plaques photographiques! De là, naquit l'appellation « rayon X » et, en 1895, avec l'aide de Berta Röntgen (son épouse), la première radiologie de l'histoire fut réalisée. Une année plus tard, l'imagerie entre dans les habitudes du milieu médical, et l'examen des organes mobiles grâce à l'appareil ostéo-articulaire, fut désormais possible. En 1901, il reçu pour sa découverte, le «
1er Prix Nobel de physique », mais n'a pas pour autant déposé de brevet, en vue de protéger les droits d'auteur. Dès 1970, les rayons X sont progressivement utilisés dans le cadre du scanner ou de la tomodensitométrie. En effet, la médecine a recours à diverses techniques visant à poser un diagnostic et le suivi d'une maladie. Les images produites par la radiologie, se rapportent à une coupe de l'organe suivant un plan habituellement transversal.