Sinar X mempunyai daya tembus yang sangat besar, hal ini disebabkan oleh energi dari gelombang elektromagnetik sinar X yang besar akibat frekuensinya yang besar pula
Dalam teori Planck, energi foton dalam suatu sinar atau gelombang elektromagnetik monokromatis dengan frekuensi f adalah hf, dengan h adalah tetapan planck.
Atau dituliskan dalam rumus:
E = h. f
Dimana:
E = Energi dari foton (dalam satuan joule)
h = konstanta Plankc (senilai 6,6 ×10⁻³⁴ joule sekon)
f = frekuensi gelombang (dalam satuan Hz)
Sehingga energi foton berbanding lurus dengan frekuensi, semakin besar frekuensi, semakin besar pula energi yang dimiliki foton.
Sinar X adalah salah satu kelompok gelombang elektromagnetik dengan energi terbesar, karena memiliki frekuensi yang sangat tinggi (f = 3 × 10¹⁹ Hz).
Akibat energi yang besar ini, sinar X dapat menembus benda lebih tebal sebelum energi fotonnya diserap oleh benda tersebut. Ini berbeda dengan gelombang berfrekuensi rendah yang sulit menembus benda.
Sifat sinar X yang dapat menembus benda ini dimanfaatkan untuk mengetahui kondisi dalam organ tubuh, yang disebut dengan sinar Roentgen. Sinar ini dinamakan atas nama Wilhelm Conrad Röntgen, ilmuwan Jerman yang menemukan sinar ini pada 8 November 1895.