1895年10月，伦琴发现通电的阴极射线管有放电产生光线现象，他决定仔细研究。伦琴一连做了7个星期的秘密实验。

11月8日，他用黑纸把阴极射线管严密地包起来，只留下一条窄缝。这次他发现电流通过时，两米外一个涂了氰亚铂酸钡的屏幕发出明亮的荧光。伦琴证明了这种效应是一种看不见的射线引起的，它能穿过纸和2至3厘米厚的木板，能穿过薄铝片，但不能穿过较厚的金属和其他致密物质。如果把手放在射线管与荧光屏之间，可以看到手上的骨骼。

12月28日，他宣布了自己的新发现，并将这个性质不明的射线叫做X射线。后人将X线以他的名字命名，称为伦琴射线。