用高速電子撞擊金屬靶面產生X射線的真空電子器件。按照產生電子的方式，X射線管可分為熱陰極和冷陰極兩類管型。
1895年，W.K.倫琴在進行冷陰極克魯克斯管實驗時發現瞭X射線。這種管在接通高電壓後，管內氣體電離，在正離子轟擊下電子從陰極逸出，經加速後撞擊靶面產生X射線。這種管子功率小，壽命短，已很少應用。1913年，W.D.庫利吉發明瞭真空熱陰極X射線管。管子的真空度不低低於10–4帕。陰極為直熱式螺旋鎢絲，工作溫度約為2 000K，被一個前端開槽的金屬罩包圍，形成聚焦系統。陰極發射出的電子經數萬伏至數十萬伏高電壓加速後撞擊陽極靶面。聚焦系統能夠使電子聚焦在靶面上的一個狹窄區域內，形成焦斑。陽極為銅塊端面鑲嵌的金屬靶。根據管子的用途選擇靶材和電子束能量，常用鎢作靶材。在某些用途下，也用銀、鈀、銠、鉬、銅、鎳、鈷、鐵、鉻等作靶材。X射線從焦斑上向各個方向輻射，通過管壁上的窗口輸出。窗口一般用對X射線吸收很小的輕質玻璃或鋁制成，如需輸出軟X射線，采用鈹作為窗口。20世紀60年代，W.P.戴克等人利用場致發射，以及進一步發展的爆炸發射陰極制成瞭冷陰極閃光X射線管。在冷陰極閃光X射線管中陰極不用加熱，僅加一極強的電場就能從冷陰極的表面拉出電子。冷陰極閃光X射線管的最大特點是其發射的電流非常大，一般達幾千安到幾萬安。這種管子隻能工作在納秒的脈沖狀態，使用高壓納秒脈沖電源，在很短的時間內輸出很強的X射線。熱陰極X射線管電流為毫安量級，可工作在連續狀態。
熱陰極X射線管在醫學上用於診斷和治療，在工業技術方面用於材料的無損檢測、結構分析、光譜分析和底片曝光等。冷陰極閃光X射線管主要用於研究高速運動過程如爆炸過程、彈道過程及高速沖擊過程。
X射線對人體有害，使用時必須采取有效防護措施。