8 Kasım 1895'te, Würzburg'daki laboratuvarında katot ışınları üzerine çalışan Alman fizikçi Wilhelm Conrad Röntgen (1845–1923), beklenmedik bir şey gördü. Tüpü karton bir kılıfla tamamen örtmüş olmasına rağmen, birkaç metre ötedeki floresan bir ekran karanlıkta parlıyordu. Görünür ışık ya da bilinen katot ışınları bu kartondan geçemezdi. Röntgen bilinmeyen, yeni bir ışının varlığını fark etti ve matematikte bilinmeyeni gösteren harfle ona "X-ışını" adını verdi.

Sonraki haftalarda bu ışını takıntıyla inceledi. Işın kâğıttan, tahtadan, hatta ince metalden geçiyor; ama yoğun maddeler — kemik, kurşun — onu durduruyordu. En çarpıcı deneyini eşi Anna Bertha ile yaptı: elini ışının ve bir fotoğraf plakasının arasına koydu. Ortaya çıkan görüntüde etler soluk bir gölge, kemikler ise net biçimde görünüyordu — yüzüğü de dahil. Anna görüntüye bakınca "Ölümümü gördüm" dediği söylenir. İnsanlık ilk kez, canlı bir bedeni açmadan içine bakıyordu.

Keşfin yayılması olağanüstü hızlı oldu. Röntgen bulgusunu Aralık 1895'te yayımladı; birkaç ay içinde dünyanın dört bir yanındaki hastaneler kırık kemikleri, saplanmış mermileri ve yutulmuş cisimleri X-ışınıyla görüntülemeye başladı. Tıp, ilk kez bedenin içini gerçek zamanlı ve zararsızca (o zaman öyle sanılıyordu) haritalayabiliyordu. Röntgen 1901'de ilk Nobel Fizik Ödülü'nü aldı ve buluşunu patentlemeyi reddederek herkesin kullanımına açtı.

X-ışınları yalnızca tıbbı dönüştürmedi; bilime yeni bir pencere açtı. Birkaç ay sonra Becquerel, X-ışınlarını araştırırken radyoaktiviteyi buldu; sonra atom fiziği bu ışınlarla kristallerin ve DNA'nın yapısını çözdü. Görünmeyeni görünür kılmak, yirminci yüzyıl biliminin en verimli yöntemlerinden biri oldu.