X线是在真空管内高速行进的成束电子流撞击钨（或钼）靶时产生的。
其本质是一种波长很短的电磁波。
目前X线诊断用的X线波长范围为0.008-0.031nm。
在电磁辐射谱中，居于γ射线与紫外线之间，比可见光的波长要短得多，因此肉眼无法看到。
X线具有微粒辐射和电磁波辐射双重特性。
人体组织结构由不同元素所组成，依各种组织单位体积内各元索量总和的大小而有不同的密度。
人体组织结构的密度可归纳为三类：属于高密度的有骨组织和钙化灶等；中等密度的有软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体内液体等；低密度的有脂肪组织以及存在于呼吸道、胃肠道、鼻窦和乳突内的气体等。
当强度均匀的X线穿透厚度相等的不同密度组织结构时，由于吸收程度不同将出现如图所示的情况。在X线片上或荧屏上显出具有黑白（或明暗）对比、层次差异的X线影像。
X线穿透低密度组织时，被吸收少，剩余X线多，使X线胶片感光多，故X线胶片呈黑影；高密度组织则恰恰相反。
人体组织结构和器官形态不同，厚度也不一致。其厚与薄的部分，或分界明确，或逐渐移行。厚的部分吸收X线多，透过的X线少，薄的部分则相反，因此X线投影可有不同表现。在X线片上显示出的黑白对比或者由黑到白，其界线呈比较分明还是渐次移行，都是与它们厚度间的差异相关的。
密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件。人体的各种组织、器官的密度、厚度不同，经X线照射，其吸收及透过X线的量也不一样。因此在X线照片上有黑白之别。按照人体组织密度的高低，依次分为骨骼（包括钙化灶）、软组织（包括皮肤、肌肉、内脏、软骨等）、液体（血液、体液）、脂肪及存在于人体中的气体。
其中骨骼和钙化灶的密度最高，吸收X线最多，透过X线最少，在X线照片上表现为白影；软组织和液体密度稍低，吸收X线减少，透过X线稍多，在X线照片上表现为灰影；脂肪组织密度更低，吸收X线更少，透过X线更多，在X线照片上表现为深灰影；人体中的气体成分密度最低，对X线吸收最少，透过X线最多，在X线照片上表现为黑影。
应当指出密度与厚度在成像中所起的作用要看哪一个占优势。例如在胸部，肋骨密度高但厚度小，而心脏、大血管密度虽低，但厚度大，因而心脏、大血管的影像反而比肋骨影像白。同样胸腔大量积液的密度为中等，但因厚度大，所以其影像也比肋骨影像白。总之照片上的白影与黑影，不仅与物体的厚度有关，与物质密度的高低关系更为密切。
需要说明的是人体组织结构的密度与X线片上的影像密度是两个不同的概念。前者是指人体组织中单位体积内物质的质量，而后者则指X线片上所示影像的黑白。在术语中通常用密度的高与低表达影像的白与黑。例如用高密度、中等密度和低密度分别表达白影、灰影和黑影。当人体组织密度发生改变时，则用密度增高或密度减低来表达影像的白影与黑影。
