La radiografia ai raggi X permette di indagare la struttura più profonda dei dipinti su tela e tavola, carta e cartone: i valori di chiaroscuro restituiti sulla lastra posta a diretto contatto della superficie pittorica e investita dal fascio di raggi X (opportunamente dosati variando il voltaggio del tubo) risulteranno in funzione del maggiore o minore assorbimento delle radiazioni da parte dell'oggetto in esame. Nella lettura della lastra radiografica è importante tenere presente, oltre allo spessore degli strati, la decisa opacità dei pigmenti a forte peso atomico (in particolare bianco di piombo).
Sulla lastra si formeranno perciò delle zone più chiare e più scure in funzione della resistenza che le varie parti dell'oggetto opporranno al passaggio dei raggi X: a parità di spessore appariranno più chiare le zone di maggiore densità.