X光与可见光线基本相同。两者都是光子携带的波形电磁能。X光与可见光线的不同在于各自光子的能级不同。能级也可以表述为光线的波长。
我们的眼睛容易感受到具有特定波长的可见光，却不容易感受到波长较短能量较高的X光光波或者波长较长能量较低的无线电波。
可见光光子和X光光子都是由电子在原子中的运动产生的。电子分布在原子核周围，占据不同的能级或轨道。当电子进入能量较低的轨道时，需要释放一些能量，即以光子的形式释放多余的能量。光子的能级取决于电子落在轨道间的距离。（此过程的详细说明见本页）。
光子与另一个原子碰撞时，原子将一个电子推入能级较高的轨道，这样，就可以吸收光子的能量。为此，光子的能级必须与电子所在的两个位置之间的能差相符。否则，光子便无法使电子在轨道之间移动。
构成人体组织的原子对可见光光子的吸收能力极强。光子的能级与电子所在位置之间的不同能差相符。无线电波的能量不足以在较大的原子中将电子在不同的轨道间移动，因此，无线电波可穿过大多数物质。X光光子也可以穿过大多数物质，但原因正好相反：它们的能量过大。
这些光子能够将电子完全撞离所属的原子。X光光子的部分能量用于将电子与原子分离，其余能量用于发射电子，使其游离在空间。原子越大，以这种方式吸收X光光子的可能性就越大，因为原子越大，轨道间的能差越大，于是能级就越接近光子的能量。原子越小，分离电子轨道的能量突变相对越低，吸收X光光子的可能性就越小。
人体的软组织由较小的原子组成，因此不能很好地吸收X光光子。组成人体骨骼的钙原子则大得多，因此能更好地吸收X光光子。
