管内有两个电来极，阴极，阳极。管内的自压强为10的-6次方mmHg~10的-8次方mmHg，因此，由旁热式加热的阴极发射的电子在电场作用下就几乎无阻挡地飞向阳极。电子打在阳极上就产生X射线。阳极，又称靶子，可用钨，钼，铂等重金属制成，也可用铬，铁，铜等轻金属制成，这完全由X射线管的具体用途而定。在阴极和阳极之间加上高电压，一般是几万伏到十几万伏，甚至更高，它飞向阳极运动的电子加速。调节电压，可以改变轰击阳极的电子的能量。1895年，伦琴只使用了几千伏的电压，因此电子的能量比较低，由此产生的是软X射线。