X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。可见光因其波长较长，光子其有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，密度大的物质，对X射线的吸收多，透过少；密度小者，吸收少，透过多。利用差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等软组织区分开来。
虽然我们的肉眼看不见X光射线，但是，X射线同可见光一样能使胶片感光。病人在做X光扫描时，由于人体各组织的密度不同，所以对X光的吸收性也不一样，扫描仪的胶片上产生的感光度也不相同。就是这样的光感差异，才能使人体成像，获得人骨影像。扫遍全身，在它的照射下，可以使很多固体材料发出一种肉眼可见的荧光，这可以使照相底片感光，在空气电离的效应下，出片可见。
当X射线照射到生物机体时，生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死，致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变，称为X射线的生物效应。不同的生物细胞，对X射线有不同的敏感度。枫X射线可以治疗人体的某些疾病，如肿瘤等。另一方面，它对正常机体也有伤害，因此要做好对人体的防护。X射线的生物效应归根结底是由X射线的电离作用造成的。
X线之所以能使人体组织在荧屏上或胶片上形成影像，一方面是基于X线的穿透性、荧光效应和感光效应；另一方面是基于人体组织之间有密度和厚度的差别。当X线透过人体不同组织结构时，被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X线量即有差异。这样，在荧屏或X线片上就形成明暗或黑白对比不同的影像。
因为X光透过各种物体的本领各不相同，而对于有很轻的原子组成的物质，例如肌肉，X光透过时仿佛可见光穿过透明体因此减弱很少，而对于由十分重原子组成的物质，铁，X光就不可以透过，骨骼对X光的吸收对于肌肉大150倍， 所以在透视人体时，在荧光屏上就会留下骨骼的黑影。
众所周知，X射线的波长很短，但是它的能量却很大，穿透力很强。但是，这种穿透力也与物质密度有关。因此，当X光照在物质上时，只有一小部分的光能被吸收，其余的大部分光都透过原子间隙泄露了出来。于是，医生便凭借物体对X光的吸收差别来区分密度不同的物体。