Wilhelm Conrad Röntgen entdeckte 1895 durch Zufall die körperdurchdringenden Egenschaften von elektromagnetischen Wellen, die durch die Beschleunigung von Elektronen einer Glühkathode an einer Anode frei werden. Die zunächst von ihm benannten X-Strahlen erhielten später zu seinen Ehren den Namen Röntgenstrahl (im angloamerikanischen Sprachraum spricht man allerdings noch heute vom “X-Ray”). Die verschiedenen Gewebe des Körpers absorbieren die Strahlung unterschiedlich, so dass je nach deren Absorptionsfähigkeit der darunter liegende Film mehr oder weniger geschwärzt wird. Die anfängliche Euphorie über diese Entdeckung gipfelte in den 30er und 40er Jahren des 20. Jahrhunderts in Durchleuchtungsapparaten, mit denen ganze Filme des lebenden Menschen unter Röntgenstrahlung aufgenommen wurden. Schließlich mußte man jedoch auch die schädigende Wirkung von hohen Strahlendosen akzeptieren und ging zu Systemen über, die mit möglichst wenig Energie ein Maximum an Bildausbeute ermöglichten. Zu solchen technischen Neuerungen zählten unter anderem die Mehrpulsgeneratoren, Einführung von Streustrahlenrastern oder die Verstärkung des Bildsignals durch fluoreszierende Folien.
In den 70er Jahren betimmten noch konventionelle Röntgenanlagen das Bild. Das zu belichtende Medium bestand aus einer Kassette mit Verstärkerfolie und eingelegtem Röntgenfilm (sog. Film-Folien-Kombination). Diese Filme mußten in der Dunkelkammer entwickelt, fixiert und getrocknet werden. Auch wenn dieser Schritt später von automatischen Filementwicklungsmaschinen übernommen wurde, so blieb das fotografische Prinzip des silberhaltigen Filmes lange bestehen. Die Herausforderung für die Technik bestand also darin, zum einen leistungsfähigere Generatoren zu entwickeln, die eine schnelle Energiebereitstellung für die Röntgenröhre und damit weniger Strahlenbelastung für den Patienten ermöglichten, zum anderen in der Ablösung des teuren und in seiner Qualität instabilen Röntgenfilmes. Erste Versuche einer digitalen Bildgebung gab es bereits in den 80er Jahren, der endgültige Durchbruch der digitalen Radiografie gelang aber erst mit der Schaffung hochauflösender Foliensysteme, die den Röntgenfilm ohne Verlust an Qualität ersetzen konnten, eingebunden in moderne und schnelle Folienlesegeräte, deren Performance heutzuge auf modernster Computertechnologie basiert.

Die Computertomografie (CT) stellt einen der größten technischen Fortschritte in der radiologischen Diagnostik dar. Der erste Computertomograf wurde von Godfrey N. Hounsfield für Untersuchungen des Schädels entwickelt und 1971 im Atkinson-Morley’s Hospital in Wimbledon, England, installiert. Der erste Ganzkörper-Computertomograf wurde 1974 installiert, die grundlegende technische Entwicklung des CT war zum Ende der 70er Jahre abgeschlossen. Das Prinzip besteht in einer um den Patienten rotierenden Röhre, die diesen ständig durchstrahlt. Die Absorption wird auf der Gegenseite von Detektoren gemessen, am Ende entsteht durch das Zusammenrechnen der einzelnen Projektionen einer 360°-Rotation ein Schnittbild durch den Körper. In den 80er Jahren stagnierte die CT-Technologie - abgesehen von der Verbesserung einzelner technischer Details - bis schließlich mit Beginn der 90er Jahre die Einführung der Spiraltechnik zu einem Entwicklungsschub mit neuen diagnostischen Möglichkeiten führte, wie der dreidimensionalen Darstellung und der CT-Angiografie. Die jüngste Neuerung auf diesem Gebiet ist seit 1998 die Mehrschicht- (Multislice-) Technik. Diese neue Technologie erweitert die diagnostischen Möglichkeiten der CT enorm: über die eindimensionale transaxiale Schichtführung hinaus bieten diese Geräten die Option einer echten dreidimensionalen Darstellung mit qualitativ hochwertigen isotropen Schnitten in jeder beliebigen Achse, was zusätzlich dreidimensionale Bilder und virtuelle Endoskopien ermöglicht. Darüber hinaus werden diese Geräte die kardiale (Herz-) Diagnostik mittels CT potentiell revolutionieren .

Die Kernspintomografie (Magnetresonanztomografie, MRT) arbeitet nicht mit Röntgenstrahlen, sondern mit Magnetfeldern und Radiowellen. Das technische Prinzip wurde 1946 von Bloch und Purcell unabhängig voneinander entdeckt, wofür sie 1952 den Nobelpreis erhielten. Die Nutzug dieses Prinzips zur Bildgebung in der Medizin wurde aber erst 1973 von Lauterbur und Mansfield vorangetrieben, erste hinreichend funktionierende Magnetresonanztomografen gab es ab 1984.
Die normalerweise diffus im menschlichen Gewebe angeordneten Wasserstoffatome werden ähnlich einer Kompaßnadel im Magnetfeld in eine einheitliche Richtung gezwungen. In dieser Spannung werden sie mit Hilfe von Radiowellen ausgelenkt. Nach Abschalten des Radioimpulses springen die Protonen wieder in ihre ursprüngliche Position im Magnetfeld zurück und geben ein Signal ab, welches durch hochempfindliche Antennen gemessen werden kann. In einem komplizierten mathematischen Verfahren werden aus diesen Signalen Bilddaten erzeugt.
Das An- und Abschalten des Radioimpulses, welches in modernen Geräten in Bruchteilen von Sekunden erfolgt, verursacht das charakteristische knatternde Geräusch im MRT, ähnlich einer zur Schwingung gebrachten Lautsprechermembran. Ein homogenes Magnetfeld kann nur durch einen leistungsfähigen Magneten erzeugt werden, die heutigen Hochfeldsysteme arbeiten mit einer Kombination aus Dauer- und Elektromagnet, der einer konstanten Kühlung durch Helium bedarf. Der technische Installationsaufwand ist durch die so notwendigen Kühlaggregate und Lüftungssysteme immens.
Neben ständig verbesserten Rechen- und Meßeigenschaften der Geräte wurde in den letzten Jahren auch viel für den Patientenkomfort getan: Kurze Magneten mit konischem Design vermitteln nicht mehr das Gefühl einer engen Röhre, bestimmte Parameter können auch das Meßgeräusch reduzieren. Zudem werden die Maschinen immer schneller: dauerte in den 80er Jahren eine Bildakquisition noch bis zu 30 Minuten, so sind heute hochauflösende Schnitte schon mit Meßzeiten um 1 Minute und weniger möglich.