Еще в VII веке до нашей эры древнегреческий философ Фалес обнаружил, что если янтарь потереть о шерсть, он сможет притягивать к себе некоторые предметы. В 1600 году английский физик Уильям Гилберт показал, что похожим образом ведут себя и некоторые другие вещества. Чтобы подчеркнуть эту «янтарность» их свойств, он ввел понятие «электричество» (от греческого «электрон» — янтарь).
В 1650 году немецкий физик, инженер и философ Отто фон Герике обнаружил, что потираемый руками металлический шар передает свою способность притягивать мелкие предметы льняной нитке, конец которой закреплен очень близко от шара. Длина нитки в опыте фон Герике была примерно 40 сантиметров, однако в 1729 году англичанин Стивен Грей смог передать электричество уже на 8 метров, попутно обнаружив, что для этого подходят не все материалы. Из этих опытов следовало, что электричество может передаваться в веществе на некоторое расстояние. В 1802 году русский физик Василий Петров описал так называемую вольтову дугу — электрический разряд, возникший между двумя электродами из древесного угля в воздухе.
В 1858 году немецкий физик Генрих Гейслер, который, к тому же, был хорошим стеклодувом, расположил электроды с разных концов стеклянной трубки с газом, в которой он добился очень низкого давления при помощи изобретенного им же вакуумного насоса. При пропускании через электроды тока разреженный газ в трубке Гейслера начинал светиться. Трубки Гейслера мгновенно стали популярными — модники конца XIX в. покупали их в качестве оригинальных предметов интерьера. Гейслер экспериментировал с различными газами, которые под воздействием тока светились всевозможными цветами, и формами (всё-таки он был потомственным стеклодувом, в 1855 году даже получил золотую медаль Всемирной выставки в Париже именно за работу со стеклом).
Приблизительно в 1875 году английский физик Уильям Крукс при помощи усовершенствованного насоса достиг еще большего разрежения внутри трубки и обнаружил, что светятся теперь ее стенки. Крукс считал, что это свечение вызвано электрическим током, который движется от отрицательного заряженного электрода — катода — к положительному электроду — аноду, где ударяется об окружающее его стекло и вызывает свечение. Так как электрон к тому моменту открыт еще не был, считалось, что ток распространяется в виде лучей, которые в 1876 году немецкий физик Ойген Гольдштейн назвал катодными.
Крукс показал, что катодные лучи состоят из некоторой субстанции (ударяясь о лопасти легкого колесика, помещенного в трубку, они приводили его в движение) и несут отрицательный электрический заряд (пучок катодных лучей отклонялся в сторону магнитом). В 1892 году немецкий физик Филипп фон Ленард показал, что если в трубке Крукса сделано окошко, закрытое тонкой алюминиевой фольгой, то катодные лучи могут проникать сквозь него наружу и ионизировать воздух в непосредственной близости от него.
Исследованием катодных лучей занимался и немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген, который в то время был профессором Вюрцбургского университета. 8 ноября 1895 года работая с трубкой Крукса, чтобы облегчить наблюдение, обернул ее плотной черной бумагой и затемнил комнату. Однако, к своему удивлению, он обнаружил на стоявшем неподалеку экране, покрытом флуоресцентным веществом, светлую полосу. Проведя тщательный анализ ситуации и устранив все возможные причины ошибок, Рентген пришел к выводу, что источником излучения была именно трубка, причем экран флуоресцировал даже на расстоянии около двух метров от нее, что намного превышало дальность действия катодных лучей.
Следующие семь недель Рентген провел, исследуя открытое им явление, которое он назвал икс-лучами (ученый буквально поселился в лаборатории и даже обедал, не отходя от своих драгоценных трубок). Оказалось, что икс-излучение не отражается, не преломляется и способно проникать сквозь многие непрозрачные материалы, причем глубина проникновения зависит от их толщины и плотности. Кроме того, Рентген обнаружил, что открытое им излучение способно засвечивать фотопластины в местах попадания на эмульсию. Одной из первых рентгенограмм (фотографий, выполненных в икс-лучах) стала фотография руки жены учёного Анны. Говорят, взглянув на фото собственных костей, Анна сказала, что увидела свою смерть.
Сообщение об открытии таинственных лучей стало сенсацией: даже далёкие от науки люди живо представили себе открывающиеся возможности. Говорят, в некоторых газетах появилась реклама нижнего белья, защищающего от Х-лучей.
Открытие Рентгеном икс-излучения и его последующие исследования сыграли очень важную роль в изучении строения атома и структуры вещества. Через короткий промежуток времени рентгеновские трубки нашли применение в медицине и различных областях техники. Однако сам Рентген, опубликовав об икс-лучах три статьи, в которых содержалось их исчерпывающее описание, быстро потерял к ним интерес. Тем не менее, в 1901 году Рентгену присуждена первая Нобелевская премия по физике «в знак признания необычайно важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замечательных лучей, названных впоследствии в его честь». Читать «нобелевскую» лекцию Рентген отказался, а все деньги передал родному университету.
В некоторых странах открытое Рентгеном излучение называется «рентгеновским» (в России — по инициативе ученика Рентгена Абрама Фёдоровича Иоффе). 29 января 1920 года в Петрограде перед зданием Центрального научно-исследовательского рентгено-радиологического института (в настоящее время — кафедра рентгенологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. академика И.П. Павлова) был установлен один из памятников Вильгельму Рентгену, а в 1923 году его именем названа улица. Кроме того, в честь ученого названа внесистемная единица дозы гамма-излучения Рентген и 111-й элемент таблицы Менделеева.
111-й элемент таблицы Менделеева — рентгений — был впервые синтезирован в 1994 году международной группой ученых (в которую входили и наши соотечественники из Объединённого института ядерных исследований). Своё название он получил только через 10 лет, а до этого назывался «унунуний» (от латинского unum — один, намёк на три единицы в нумерации).