Вечером 8 ноября 1895 года Рентген, при помощи искрового индуктора с прерывателем, газоразрядной трубки Гитторфа и флюоресцирующего экрана, сделал великое открытие, это открытие является наиболее впечатляющим примером экспериментальной внимательности и опыта. В этот вечер он обернул вакуумную трубку светонепроницаемой черной бумагой, которая задерживала все видимые и ультрафиолетовые лучи. При включении тока высокого напряжения, он заметил странную вспышку маленьких флуоресцирующих кристаллов, лежавших на лабораторном столе. Бумажная ширма, которая была покрыта платиносинеродистым барием, также засияла бледно-зеленым светом. То, что кристаллы лежали по соседству с трубкой, было случайностью. Но световая ширма оказалась в руках ученого, безусловно, не случайно, так как он уже много дней экспери­ментировал с катодными лучами. Он повторял описанные Гер­цем и Ленардом опыты с различными типами трубок, исследуя свойства катодных лучей. В этот вечер он с помощью своих опытов узнал, что от вакуумных трубок действительно исходят невидимые лучи. Лучи пробили черную упаковку и заставили светиться флуоресцирующие вещества. Ни один физик этого не заметил ранее и не сообщал об этом. Никаких очевидцев открытия Рентгена нет. Сам ученый весьма неопределенно говорил о его предыстории. Так что довольно скоро появились различные противоречащие друг другу слухи.

Рентген никому не рассказал о своем наблюдении: никому из сотрудников, никому из коллег. И даже своей жене, которую он обычно допускал к участию во всех своих опытах, он не сказал, что работает над чем-то весьма примечательным. Свое­му лучшему другу, зоологу, он скупо заметил, что нашел нечто интересное, но не знает безупречны ли его наблюдения. Рент­ген хотел основательно исследовать это новое и загадочное яв­ление, он хотел всесторонне проверить надежность своих на­блюдений, прежде чем о них говорить.

На протяжении семи недель ученый в одиночестве работал в своей лаборатории над исследованием новых лучей и их свойств. Чтобы исключить зрительный обман, он запечатлел то, что наблюдал на световом экране, при помощи фотопла­стинки. Он даже велел приносить себе пищу в институт и по­ставить там кровать, чтобы не нуждаться в перерывах в рабо­те с приборами, особенно со ртутным воздушным насосом.

Создание высокого вакуума путем выкачивания воздуха из; трубок было тогда утомительным делом и нередко длилось много дней. Так как разрядные трубки большей частью спустя короткое время становились непригодными для использования и Рентген вновь восстанавливал вакуум самостоятельно, основ­ные опыты заняли относительно много времени.

28 декабря 1895 года исследователь выступил с первым со­общением о своем открытии перед Вюрцбургским физико-меди­цинским обществом. Оно было незамедлительно напечатано под заголовком «Новый род лучей» вюрцбургское книготорго­вое предприятие, которое издавало сообщения о заседаниях: общества, выпустило тотчас же статью в виде брошюры. Кра­сочная бандеролька с фразой «Содержит новое открытие про­фессора Рентгена из Вюрцбурга» привлекала внимание к ра­боте. За несколько недель брошюра пережила пять изданий. Она была переведена также на английский, французский, итальянский и русский языки. В своей работе Рентген, в числе прочего, рассказывал о том, как можно получить новые лучи при помощи трубки Гиттор­фа или другого подобного же прибора, а также характеризо­вал проницаемость различных предметов, использованных в его опытах. Так как физика газового разряда тогда была еще не разработана и природа новых лучей по-прежнему оставалась загадочной, он назвал их «Х-лучами».