Rentgenstarojums tiešā veidā neizraisa redzes sajūtu, un tā fons uz Zemes ir relatīvi neliels, tādēļ šis spektra diapazons tika atklāts salīdzinoši vēlu. 1895. gadā, veicot eksperimentus ar katodstaru lampām, vācu fiziķis Vilhelms Konrāds Rentgens (Wilhelm Conrad Röntgen) novēroja nezināmas izcelsmes jeb X starus ar lielu caurspiešanās spēju. Rentgenstaru diapazonā nepieciešami specifiski avoti (rentgenlampas, cikliskie daļiņu paātrinātāji jeb sinhrotoni) un detektori (gāzizlādes skaitītāji, scintilatori un pusvadītāju detektori).
Rentgenstarojuma ietekmi nosaka tā mijiedarbība ar vielu. Galvenie efekti, ko vielā var ierosināt rentgena kvanti, ir fotoefekts (photoelectric effect), neelastīgā jeb Komptona (Compton) izkliede un elastīgā izkliede. Mīksto rentgenstaru apgabalā primārais mijiedarbības mehānisms ir fotoefekts, bet lielu kvantu enerģiju gadījumā dominē neelastīgās izkliedes parādība. Rentgenstaru absorbcijas, izkliedes un emisijas procesi ir viens no informatīvākajiem izziņas avotiem par vielas ķīmisko sastāvu un struktūru atomārā mērogā. Jāņem vērā, ka rentgenstari var izraisīt veidojošo atomu jonizāciju, ķīmisko saišu pārraušanu, defektu veidošanos un dažādu materiāla īpašību degradāciju. No vienas puses, rentgenstaru destruktīvo ietekmi var izmantot praktiskiem pielietojumiem, piemēram, sterilizācijā vai vēža terapijā. No otras – pārāk lielas starojuma dozas organismiem ir kaitīgas un var izraisīt dzīvībai bīstamas komplikācijas.