传统的X线放射学开始于1895年德国物理学家威廉·康拉德·伦琴（Wilhelm Konrad Rontgen）在实验室内的伟大发现。通过X线人类第一次透过皮肤看到体内骨骼，开创了对人体进行影象学诊断的先例。这是物理学给予医学的最贵重礼物，它使得诊断学和治疗学产生了革命性的变化。X线在医学上的应用导致了活体解剖学和生理学新概念的建立，促进了基础医学和临床医学的发展。

X线被发现不久，便被应用到临床进行骨科诊断，1896年，在伦敦经X线透视，成功地从患者手中取出一枚钢针异物。X线的初期的应用检查只限于观察自然对比影象。25年后，1920年人体造影剂的发明使之进入了人工对比的检查阶段。此后接踵而来的是各种造影技术，使X线检查范围大为扩展。在伦琴发现X线后的100年里，X线图象随着物理学、工程学、电子学和化学等学科的发展，在灵敏度、分辨率以及解决影象重叠问题等方面都得到了显著的改善。（左图为：成骨型骨肉瘤：股骨远端大量骨质增生硬化，并有放射状的肿瘤骨，伴有软组织肿块）

1952年，影象增强电视系统的研制成功为提高影象亮度和清晰度，降低X线的辐射剂量做出了巨大贡献，使X线诊断实现了“明室观察，隔室操作”的革命性飞跃。

近年来，在X线直接成像方面的最重要发展是采用影像板（Imaging plate）来代替感光底片。在这种系统中敏感的功能、显示的功能和存贮的功能完全是彼此独立的，因此，每一功能都可以采用最佳用量，而不互相影象和制约。此外，影像板的另一大特点是具有很宽的动态范围，因而可以得到质量高的图像。

为了克服传统X线投射摄影中的器官重叠的影响，进而发展了体层摄影法（polytome），将所需观察的体层置于焦平面上，从而得到该体层的清晰图像，而其他层面的图像同时被模糊为朦胧背景。