Вильгельм-Конрад Рентген родился в Леннепе, небольшом городке в Пруссии в 1845 году в семье торговца текстильными товарами. Когда мальчику было три года, семья переехала в Голландию. Здесь он сначала посещал частную школу, потом техническое училище в Утрехте - родители намеревались передать ему сукновальное дело. Одновременно прослушал некоторые естественно-научные лекции в Утрехтском университете. Не окончив училища, пытался сдать экстерном экзамены на аттестат зрелости в другом учебном заведении, но безуспешно.
В 1865 году отправился в Цюрих, чтобы изучать машиностроение в Высшей технической школе, где не требовался аттестат зрелости. За хорошие отметки, которые он привез из Утрехтского технического училища, был освобожден от вступительного экзамена - того самого, на котором впоследствии провалился при поступлении в это же учебное заведение молодой Эйнштейн, прибывший в Цюрих по тем же причинам (при поступлении не требовался аттестат зрелости). Три года Рентген изучал машиностроение, проявив особый интерес к прикладной математике и технической физике и в 1868 году получил диплом.
Август Кундт, выдающийся немецкий физик и профессор физики этого института, обратил внимание на блестящие способности Рентгена и настоятельно посоветовал ему заняться физикой. Тот последовал совету Кундта и через год защитил докторскую диссертацию в Цюрихском университете, после чего был немедленно назначен Кундтом первым ассистентом в лаборатории.
В 1869 году Рентген получил за статью по теории газов степень доктора философии. В 1879 году Рентген был назначен профессором физики Гессенского университета, в котором он оставался до 1888 года. В 1888 г. он возвращается в Вюрцбургский университет в качестве профессора физики и директора Физического института, где продолжает вести экспериментальные исследования широкого круга проблем.
В 1894 году, когда Рентген был избран ректором университета, он приступил к экспериментальным исследованиям электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках.
В стенах этого университета 8 ноября 1895 года он сделал открытие, которое принесло ему всемирную известность. Используя приборы, которые имелись в любой лаборатории, - искровой индуктор с прерывателем, газоразрядную трубку и флуоресцирующий экран - он заметил странное свечение кристаллов, лежавших на лабораторном столе. Бумажная ширма, покрытая платиносинеродистым барием, тоже светилась бледно-зеленым светом. В ходе дальнейших опытов с «невидимыми лучами» Рентген обнаружил другие загадочные явления: фотопленки, упакованные в светонепроницаемую бумагу и лежащие вблизи трубки, после проявления оказались засвеченными. Предметы, помещенные между трубкой и ширмой (книга, кусок алюминия, разновесы в деревянном ящике), пронизывались лучами в большей или меньшей степени. Но самый волнующий момент наступил, когда Рентген увидел кости своей руки, которую он держал между разрядным аппаратом и световым экраном.
Следующие семь недель он провел, исследуя явление, которое он назвал икс-лучами (т.е. неизвестными лучами). Тень, которую отбрасывал на флуоресцирующий экран проводник от индукционной катушки, создававшей необходимое для разряда высокое напряжение, навела Рентгена на мысль об исследовании проникающей способности икс-лучей в различных материалах. Он обнаружил, что икс-лучи могут проникать почти во все предметы на различную глубину, зависящую от толщины предмета и плотности вещества. Держа небольшой свинцовый диск между разрядной трубкой и экраном, Рентген заметил, что свинец непроницаем для икс-лучей, и тут сделал поразительное открытие: кости его руки отбрасывали на экран более темную тень, окруженную более светлой тенью от мягких тканей.
Так Рентген стал первым в мире радиологом. В честь него икс-лучи стали называть рентгеновскими лучами.
Широкую известность приобрела выполненная Рентгеном в рентгеновских лучах фотография (рентгенограмма) кисти жены. На ней, как на негативе, отчетливо видны кости (белые, так как более плотная костная ткань задерживает икс-лучи, не давая им попасть на фотопластинку) на фоне более темного изображения мягких тканей (задерживающих икс-лучи в меньшей степени) и белые полоски от колец на пальцах.
28 декабря 1895 года он выступил с первым сообщением о своем открытии перед Вюрцбургским физико-медицинским обществом. Открытие Рентгена сразу привлекло к себе внимание: брошюра с его докладом за несколько дней была издана пять раз и переведена на английский, французский, итальянский и русский языки, только в 1896 году ему было посвящено более 50 публикаций. Однако сам ученый отверг предложение Берлинского электрического общества передать ему за большую сумму право на использование его изобретения, полагая, что оно должно стать достоянием всего общества.
Так, открыв неизвестное ранее излучение, Рентген внес существенный вклад в ту революцию в физике, которая происходила в начале XX века.
Медики сразу осознали значение рентгеновского излучения для диагностики. В то же время икс-лучи стали сенсацией, о которой раструбили по всему миру газеты и журналы, нередко подавая материалы на истерической ноте или с комическим оттенком. Рентгена раздражала внезапно свалившаяся на него известность, отрывавшая у него драгоценное время и мешавшая дальнейшим экспериментальным исследованиям. По этой причине он стал редко выступать с публикациями статей, хотя и не прекращал это делать полностью: за свою жизнь Рентген написал 58 статей.
Очень скоро открытые Рентгеном лучи стали применяться в разных областях и прежде всего в медицине. Уже в 1896 году доцент Берлинского университета физик Вили Вин использовал их для целей диагностики переломов в Берлинском военном госпитале. Несмотря на инженерное образование Рентген не участвовал в использовании открытых им лучей на практике и не получал за это деньги. Он также отказался запатентовать свое открытие, так как считал, что оно должно принадлежать всем. Через четыре года после своего открытия ученый был приглашен в Мюнхенский университет - крупнейший университет страны, где и оставался до конца жизни, отклоняя многочисленные лестные предложения и предпочитая заниматься чистой наукой.
В 1901 году первым из ученых мира Вильгельм Конрад Рентген получил Нобелевскую премию по физике.