x射线是光子，是由于原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流。
产生X射线的最简单方法是用加速电子撞击金属靶。在撞击过程中，电子突然减速，损失的动能（其中的1%）将以光子的形式释放，形成X射线光谱的连续部分，称为制动辐射。通过增加加速电压，电子携带的能量增加，这可能会击出金属原子的内部电子。所以内层形成了一个空穴，外层电子跳回到内层填充空穴，同时发射波长约为0.1纳米的光子。因为外部电子跃迁发射的能量是量子化的，所以发射的光子的波长也集中在某些部分，形成了X射线光谱中的特征线，称为特征辐射。
由于其波长短、能量高，当X射线照射到物质上时，只有一部分被物质吸收，大部分通过原子之间的间隙，显示出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关。X射线波长越短，光子能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质的密度有关。通过使用这种差别吸收特性，可以区分不同密度的物质。
X射线波长很短且不可见，但当它照射一些化合物时，如磷、氰化铂钡、硫化锌镉、钨酸钙等，可以使物质发出荧光，荧光强度与X射线的量成正比。该功能是X射线透视应用的基础。利用这种荧光功能，可以制作荧光屏，用于在荧光透视期间观察X射线穿过人体组织的图像，也可以制作成感光屏，用于增强摄影期间胶片的感光度。
