Fino all'8 novembre del 1895 il bisturi era stato l'unico strumento a disposizione del medico per guardare dentro il corpo. Quel giorno Wilhelm C. Röntgen (1845-1923) era da solo nel laboratorio dell'istituto di fisica dell'università tedesca di Würzburg, di cui era rettore da un anno. Proseguiva le sue ricerche sui tubi a raggi catodici i cui fenomeni - aveva scritto nel 1875 il fisico William Crookes (1832-1919), il primo ad averli sperimentati - «rivelano alla scienza un mondo nuovo, un mondo [...] dove non possiamo mai entrare e nei confronti del quale dobbiamo accontentarci di osservare e di sperimentare restando all'esterno». Si trattava di ampolle di vetro dove veniva fatto il vuoto e contenenti un elettrodo positivo (anodo) e uno negativo (catodo). Applicando corrente elettrica, diventavano sorgente di una luce «meravigliosa ed enigmatica». Dato che a emetterla era il catodo, il fisico Eugen Goldstein aveva parlato di "raggi catodici". La natura di questi raggi era motivo di ricerca e di dibattito scientifico. Venivano deviati da un campo magnetico, attratti da corpi con carica elettrica positiva e respinti da quelli con carica negativa, quindi, secondo alcuni, dovevano essere fatti di particelle con carica elettrica negativa. Altri studiosi li consideravano "vibrazioni dell'etere" o raggi luminosi con caratteristiche particolari. Questo, dunque, lo stato del problema quando lo affrontò Röntgen, che nell'estate del 1895 aveva abbozzato il suo programma di lavoro.
Avvolto il tubo catodico con cartone nero e stagno per schermare la luce che emetteva, lo studioso vide con sorpresa che, al passaggio ritmico della corrente, sul tavolo splendeva allo stesso ritmo una piccola lastra di platino-cianuro di bario. Se la lastra splendeva, ci├▓ significava che il tubo produceva qualcos'altro rispetto ai raggi catodici. Qualcos'altro, ma cosa? Raggi? Ma che genere di raggi?
Röntgen scoprì in seguito che quei raggi invisibili potevano attraversare vari oggetti, un libro di 1000 pagine, lastre metalliche (a eccezione di quelle di piombo) e gli organismi viventi. «Se si tiene la mano tra l'apparecchio di scarica e lo schermo - scrisse - si vedono le ossa.» E proprio quella della mano della moglie fu la prima radiografia fatta dallo scienziato.
Röntgen comunicò la scoperta nella memoria Über eine neue Art von Strahlen - "Un nuovo genere di raggi" - che presentò 1l 28 dicembre 1895 a una riunione della Società di Fisica Medica di Würzburg, inviandone copia a molti suoi colleghi. Nelle pagine aveva chiamato quelle radiazioni sconosciute raggi X. La notizia arrivò ai giornali in breve tempo e il 7 gennaio 1896 la «Frankfurter Zeitung» parlò di «Una sensazionale scoperta [...] destinata ad avere importanti implicazioni in campo fisico e medico. [...] Il chirurgo - proseguiva il giornale - potrà stabilire l'estensione di una frattura ossea [e] determinare la posizione di un corpo estraneo come una pallottola». I giornali stranieri ripresero la notizia pochi giorni dopo (il «Corriere della Sera» ne parlò il 12 gennaio) facendole fare in breve tempo il giro del mondo. Il fisico divenne ben presto popolare presso il grande pubblico, in qualche caso con ritratti ispirati dalla natura della scoperta. «I lunghi capelli neri di
Röntgen - scrisse l'«Illustrazione italiana» - si tengono diritti sulla fronte come se fossero sotto l'influenza costante di una corrente elettrica. Ha il profilo regolare, la voce forte e timbrata, lo sguardo penetrante.» I resoconti giornalistici indicano che sin dall'inizio fu chiaro che si trattava di risultati di grande portata per la fisica e la medicina. Röntgen aveva scoperto un nuovo tipo di radiazioni e inventato parallelamente un nuovo metodo per la diagnosi delle malattie. Non deve sorprendere perciò che il 3 marzo 1896 abbia ricevuto dalla sua università la laurea honoris causa in medicina e nel 1901 il premio Nobel per i risultati ottenuti in fisica. Non mancò chi avanzò riserve sulla paternità della scoperta, ma neanche chi mostrò nella circostanza fair-play ed eleganza come, per esempio, il professor Goodspeed di Philadelfia. Il 22 febbraio 1890 aveva notato che alcune lastre fotografiche protette nel loro involucro e dimenticate nel suo laboratorio erano state impressionate dopo alcuni esperimenti con un tubo a raggi catodici.
«Non posso pretendere alcuna priorità - scrisse - perché non ho fatto alcuna scoperta. Prego solo di ricordare che la prima fotografia coi raggi X fu fatta nell'università della Pennsylvania.»
Mentre sulla natura dei raggi X i fisici continuarono a dibattere per anni, in medicina la scoperta ebbe un'applicazione immediata. Sembra che il primo "apparecchio Röntgen" per esami radiologici sia stato costruito dalla ditta berlinese Siemens & Halske, ma altre si gettarono nell'impresa prima della fine del secolo. La radiografia divenne un esame utile innanzitutto per identificare malattie o lesioni di ossa, polmoni, cuore, fegato e reni. Nel 1897 fu inaugurato a Parigi il primo insegnamento universitario di radiologia. Nel 1898, una delle prime unità mobili di radiologia accompagnò i soldati inglesi in Sudan. Prima della fine del secolo iniziarono anche le ricerche per individuare un metodo utile a studiare l'interno del corpo e nel dicembre 1896 l'allora studente in medicina Walter Cannon, divenuto in seguito un fisiologo illustre, scoprì che quando un animale di laboratorio ingeriva dei sali di bismuto era possibile seguire il cammino della sostanza all'interno dell'intestino. Questa radiografia indiretta che faceva uso di un mezzo di contrasto permetteva di studiare la motilità intestinale e di scoprire eventuali restringimenti (dovuti per esempio a un cancro) o alterazioni d'altro genere. Nel 1904 fu effettuata la prima radiografia indiretta dell'interno del tubo digerente dopo aver fatto ingerire al paziente sotto osservazione del solfato di bario, opaco ai raggi X e meno pericoloso del bismuto. Nel 1921 J. A. Sicard e J. E. Forestier introdussero l'uso di un altro mezzo di contrasto, il lipiodol, per ottenere radiografie indirette della cavità uterina e delle tube uterine. Tre anni dopo fu la volta della tetraidrofenolftaleina, che permetteva di evidenziare la cistifellea. Nella seconda metà degli anni Venti, infine, A.G. Egas-Moniz avrebbe effettuato le prime ricerche con mezzi di contrasto solubili in acqua e non più solo nei grassi, come i precedenti, allo scopo di realizzare le prime radiografie di arterie toraciche e cerebrali. Si calcola che dopo la prima guerra mondiale e fino agli anni Settanta la domanda di esami radiologici sia aumentata del 2-10% ogni anno.
Per anni si fece un uso disinvolto delle radiografie nonostante sin dal 1902 A. Frieban avesse segnalato una relazione tra esposizione a raggi X e cancro della pelle. Negli anni Cinquanta i raggi X erano ancora usati per identificare eventuali malformazioni fetali e persino nei negozi di scarpe per avere misurazioni accurate dei piedi dei bambini. Solo nel 1956 fu dimostrato in modo convincente il legame tra raggi X e cancro della pelle nei bambini.
Negli anni Settanta e Ottanta il ricorso alle radiografie è iniziato a diminuire grazie all'impiego di tecniche di diagnosi strumentale meno rischiose o più accurate. Tra queste, la tomografia assiale computerizzata (TAC ) e la risonanza magnetica nucleare , l'endoscopia e l'ecografia resa possibile dall' ecografo . In ogni caso, per la semplicità dell'esame e la chiarezza delle immagini ottenute, la radiografia diretta resta l'esame diagnostico più usato in certi casi, per esempio di fronte a una sospetta frattura ossea o per identificare delle malattie polmonari.
