１８９５年にＸ線を発見。１９０１年に第一回ノーベル賞を受賞した。
１８９４年にヴェルツブルグ大学の学長に選ばれ、圧力を掛ける時の個体や液体の物性変化を研究した。１８９５年１０月から放電管の実験を始め、翌月Ｘ線を発見した。１１月８日クルックス管を用いて陰極線の研究をしていた最中、レントゲンは机の上の感光紙に暗い線が現れたのに気付いた。
これが「放射線」の存在を人類が初めて確認する貴重な発見へとつながった。
レントゲンはこの放射線を、数学の未知の数を表す「Ｘ」を用い、仮の名前として「Ｘ線」と命名した。
レントゲンは科学の発展は万人に寄与すべきであると考え、Ｘ線に関し特許等によって個人的に経済的利益を得ようとは一切せず、インフレーションのさなか、癌のため１９２３年２月１０日に逝去した。
今日医療の分野でレントゲン写真はなくてはならないものだし、テロ対策で飛行機搭乗前の手荷物検査（最近は全身をチェックされる）にＸ線が使われている。