رونتگن در ۲۷ مارس ۱۸۴۵ در لنپ آلمان متولد شد. وقتی سه ساله بود خانواده‌ی او به هلند نقل مکان کردند. جایی که او به یک مدرسه‌ي شبانه‌روزی می‌رفت. گرچه مهارت‌هایی در ساخت ابزار مکانیکی داشت، اما استعداد خاصی از خود نشان نمی‌داد؛ به طبیعت عشق می ورزید و به پرسه زدن در فضای باز و جنگل‌ها علاقه داشت.
در سال ۱۸۶۲ وارد یک مدرسه فنی در اوترخت شد، اما به‌طور ناعادلانه‌ای از آنجا اخراج شد. او متهم به کشیدن کاریکاتور یکی از معلمان شد که در واقع توسط شخص دیگری انجام شده بود. در سال ۱۸۶۵ برای تحصیل در رشته فیزیک وارد دانشگاه اوترخت شد. پس از کسب شایستگی‌های مورد نیاز برای یک دانشجوی معمولی، و با شنیدن اینکه می‌تواند با قبولی در آزمون، وارد پلی تکنیک زوریخ شود، به عنوان دانشجوی مهندسی مکانیک در آنجا شروع به تحصیل کرد. او در سخنرانی‌های کلاوزیوس شرکت می‌کرد و همچنین در آزمایشگاه کونت کار می‌کرد. هم کونت و هم کلاوزیوس تأثیر زیادی بر رشد او داشتند. در سال ۱۸۶۹ او دکترای خود را گرفت و در دانشگاه زوریخ به عنوان دستیار کونت منصوب شد و در همان سال با او به وورتسبورگ و سه سال بعد به استراسبورگ رفت.
در سال ۱۸۷۴ به عنوان مدرس در دانشگاه استراسبورگ قبول شد و در سال ۱۸۷۵ به عنوان استاد در وورتمبرگ منصوب شد. در سال ۱۸۷۶ به عنوان استاد فیزیک به استراسبورگ بازگشت، اما سه سال بعد دعوت به کرسی فیزیک در دانشگاه گیسن را پذیرفت. پس از رد دعوت سمت‌های مشابه در دانشگاه‌های ینا (۱۸۸۶) و اوترخت (۱۸۸۸)، او دعوت دانشگاه وورتسبورگ (۱۸۸۸) را پذیرفت، جایی که او جانشین کلراوش شد و در میان همکارانش هلمهولتز و لورنز جای گرفت. در سال ۱۸۹۹ او پیشنهاد کرسی فیزیک دانشگاه لایپزیگ را رد کرد، اما در سال ۱۹۰۰ با درخواست ویژه دولت باواریا، به عنوان جانشین ای. لومل، در دانشگاه مونیخ مشغول به کار شد و علی رغم برنامه ریزی برای مهاجرت به آمریکا، برای همیشه در مونیخ ماند.
اولین کار رونتگن در سال ۱۸۷۰ منتشر شد که به گرمای ویژه‌ی گازها می‌پرداخت و چند سال بعد هم مقاله‌ای در مورد رسانش گرمایی کریستال‌ها منتشر کرد. از جمله مسائل دیگری که او مورد مطالعه قرار داد، می‌توان اشاره کرد به: ویژگی‌های الکتریکی و دیگر مشخصات کوارتز، تأثیر فشار بر ضریب شکست مایعات مختلف، اصلاح صفحات نور قطبی شده توسط اثرات الکترومغناطیسی، نوسانات تابع دما و تراکم پذیری آب و سایر سیالات، و پدیده‌های مرتبط با پخش شدن قطرات روغن روی آب.
با این حال، نام رونتگن اغلب با کشف پرتوهایی که او آنها را ایکس نامید شناخته می‌شود. در سال ۱۸۹۵ او در حال مطالعه پدیده‌های مرتبط با عبور جریان الکتریکی از یک گاز با فشار بسیار پایین یا همان لوله پرتو کاتدی بود و همین مطالعات او را به سمت کشف پرتوی ایکس سوق داد.
در غروب ۸ نوامبر ۱۸۹۵، او متوجه شد که حتی اگر لوله در یک جعبه سیاه ضخیم و مهر و موم شده باشد تا تمام نور را از بین ببرد، و اگر در یک اتاق تاریک هم باشد، یک صفحه پوشیده شده با ماده فلوئورسنت، پشت لوله، حتی در فاصله‌ی دو متری هم روشن می‌شد. یعنی پرتوهایی نامرئی و نافذ وجود دارند. در طول آزمایش‌های بعدی، او دریافت که اجسام با ضخامت‌های مختلف که در مسیر این پرتوها قرار گرفته‌اند، هنگام ثبت بر روی صفحه، شفافیت متغیری را ایجاد می‌کنند. او دست همسرش را در مسیر پرتوها روی صفحه بی حرکت قرار داد، سپس تصویری از دست همسرش را مشاهده کرد که سایه‌هایی از استخوا‌ن‌های دست و خود دست را نشان می داد. حلقه‌ای که او به دست داشت نیز خیلی تیره‌تر قابل مشاهده بود، که این یعنی در برابر پرتوها نفوذناپذیرتر بود و به همین دلیل سایه پررنگ تری ایجاد می کرد. این اولین “رونتگنوگرام” بود که تا کنون گرفته شده است. در آزمایش‌های بعدی، رونتگن نشان داد که این پرتوهای جدید از برخورد پرتوهای کاتدی بر یک جسم مادی تولید می‌شوند. چون ماهیت آنها در آن زمان ناشناخته بود، نام پرتوی ایکس را به آنها داد. بعدها، ثابت شد که این پرتوها ماهیت الکترومغناطیسی مشابه نور دارند، اما فرکانس بالاتری دارند.
او در طول زندگی خود عشق خود را به طبیعت و مشاغل در فضای باز حفظ کرد. بسیاری از تعطیلات را در خانه تابستانی در وایلهایم، در پای کوه های آلپ باواریا گذراند. او همیشه از داشتن یک دستیار شرمنده بود و ترجیح می‌داد به تنهایی کار کند. بسیاری از دستگاه‌هایی که او استفاده می‌کرد توسط خودش با نبوغ و مهارت تجربی ساخته شده بود.
رونتگن در ۱۰ فوریه ۱۹۲۳ در مونیخ بر اثر سرطان روده درگذشت.
