1895年9月8日，倫琴正在辦公室裏做陰極射線實驗。
陰極射線由壹束電子束組成，當高電壓通過位於幾乎完全真空的封閉玻璃管兩端的電極之間時，就會產生電子束。而陰極射線本身並沒有特別強的穿透能力，即使是幾厘米厚的空氣也無法穿過。
這壹天，倫琴用非常厚的黑紙把陰極射線完全蓋住，這樣即使有電流通過，也看不到玻璃管發出的光。然而，當倫琴接通陰極射線管的電路時，他驚奇地發現附近工作臺上壹塊塗有鋇氰鉑的熒光屏在發光，就像被燈感應壹樣。
倫琴立即切斷陰極射線管電流，此時熒光屏的發光現象立即消失。因為此時陰極射線管完全被覆蓋，倫琴意識到當有電流通過時，壹定有壹些看不見的輻射從陰極發出。因為這種輻射是如此的神秘，而“X”在數學中通常用來表示壹個未知數，倫琴稱之為“X射線”。
這個意外的發現讓倫琴非常興奮。他完全停止了他的其他工作，專心致力於X射線的研究。幾周後，他發現X射線不僅能使鋇氰鉑發出熒光，還能使其他化學物質發出熒光。x射線還能穿透許多普通光線無法穿透的物質，尤其是它能直接穿透肌肉而不能穿透骨骼；x射線完全以直線傳播。
1895到65438+2月，倫琴發表了第壹篇關於X射線的論文，立即引起了人們極大的興趣。在短短幾個月內，數百名科學家研究了X射線。
X射線發現四天後，壹名美國醫生用它找到了病人腿部的子彈。有遠見的企業家意識到這是壹個難得的發財機會，他們蜂擁而至，高價購買X射線技術的專利。100萬，200萬...面對越來越高的價格，倫琴笑了:“就算是1萬，我也不賣。我的發現屬於全人類。希望這壹發現能被全世界的科學家所用，讓它更好地服務於人類。”倫琴沒有申請專利，他也很清楚，如果這項技術被大公司收購，那些窮人就沒有機會照x光了。愛迪生得知這個消息後非常感動。他發明了壹種非常好的接收x光的熒光屏，配合x光管使用，沒有申請專利。
為了獎勵倫琴對科學的貢獻，巴伐利亞上議院想授予他皇家勛章和貴族頭銜。而倫琴則認為這是對自己的侮辱，拒絕接受貴族頭銜。
諾貝爾去世5年後，他奠定的諾貝爾獎第壹次頒發，倫琴成為諾貝爾物理學獎第壹人。他高高興興地接受了諾貝爾獎，卻把5萬瑞典克朗獎金轉給了沃斯堡大學。
1900之後，倫琴開始擔任慕尼黑大學物理學教授和物理研究所所長。
1923年2月，倫琴在慕尼黑逝世，享年78歲。
目前，X射線廣泛應用於各種醫療，包括放射治療，而在這種放射治療中，X射線起到了抑制甚至消除被稱為“人類死亡疾病”的惡性腫瘤的作用。在工業上，X射線也有許多應用。人們用它來測量某些物質的厚度或調查潛在的缺陷。x射線還被用於許多科學研究領域，從生物學到天文學，特別是為科學家提供了許多關於原子和分子結構的信息，從而極大地促進了現代工業的發展。
這壹切都要歸功於倫琴發明了X射線，他獨自研究，使X射線展現在世人面前，為人們所用。他的發現在科學界是出乎意料的。他出色的後續研究使X射線的作用為人所知，他的發現也對以後人們的研究起到了重要的推動作用。