1895年11月8日，在醫學影像學的歷史上是一個不平凡的日子，德國物理學家倫琴(W·K·R oentgrn)偶然在實驗中發現了一種從陰極射線管中發出的射線,它能夠穿過不透明的物體，卻又不能被透鏡折射，它自身不能被看到，卻能導致熒光物質發光并讓感光膠片曝光，為此倫琴給這種未被知曉的“光線”命名為X線，爾后人們也常將X線稱為“倫琴射線”。隨后，倫琴利用X線拍攝了人體內部的骨骼照片(第1張照片是其夫人的手掌影像)，這一成功堪稱醫學影像史上的最早記錄，以至于我們現在都把1895年紀念為醫學影像史的開篇元年。倫琴因此在1901年榮獲了首次頒發的諾貝爾物理學獎。最為歡欣鼓舞并且因此受益匪淺的當屬醫學界，利用X線對人體內部結構進行成像診斷的技術由此在全世界迅速普及開來，西方各國紛紛研制出了X線機的初級產品。受限于當時社會經濟和科學技術的水平，X線機只局限于透視檢查和攝影，機器的功能和性能并沒有新的提高，而X線對于人體的輻射損傷也是在以后逐漸被認識到的。
    1932年也是在德國，由柏林工科大學的魯斯卡（E.Roska）和克諾爾（M.Knoll）根據對電磁波已有的物理認識,采用電子束成像，首先研制成功世界上第1臺電子顯微鏡(electr onnic microscope,EM)。這是一次先有理論，后有實踐的研究，從而有力地證實了信息載體的多樣性。對于醫學診斷，人類便有了從宏觀到微觀對人體結構全面分析的工具，魯斯卡對于電子束和電鏡成像的發明被譽為20世紀最重要的發現之一，榮獲1986年諾貝爾物理學獎。在戰爭年代，軍事與國防是尖端科技的主要應用目標；進入和平時期，維護人類健康便成了科學技術中最重要的主題方向。第２次世界大戰以后，1946年，聲學和電子技術將海戰時運用的聲納技術轉化為醫學中的A型超聲（ultra-sonic，US）成像；美國哈佛大學的伯塞爾（Purceel）和斯坦福大學的布洛赫（Bloch）領導的兩個研究小組，幾乎在同一時期內，采用不同方法各自發現了物質的核磁共振現象（他們兩人于1952 年被授予諾貝爾物理學獎）。20世紀50年代初期起，在已有的成像技術不斷得到改良與提高的同時，新的成像方式又開始活躍涌現。原子能技術轉化為核素醫學成像，出現了各種同位素閃爍掃描儀和1958年問世的一次成像γ照相機；進入20世紀60年代，B型超聲成像儀研制成功，其連續的動態實時影像為醫學診斷提供了更新的手段。
    20世紀70年代以后，自從美國的阿波羅登月計劃完成以來，大批優秀的電子和計算機等技術方面的科學家、工程師紛紛轉向了生物醫學工程研究和醫療儀器設備制造領域，從此醫學影像設備得到了空前的發展。在物理、化學、機械、真空、電子、電磁和計算機等相關學科技術的支持下，醫學影像技術進入了成熟期，開始普遍地實用于人體解剖、組織學分析和臨床診斷學等形態學科領域。1972年，第1臺X線計算機斷層成像儀（X-ray computed tomograph y，X-CT）的問世給醫學影像診斷技術帶來了新的革命，這使影像的信息量得到了非常顯著的提高，成為X線被發現以來醫學影像技術史上新的里程碑。因此，兩位研制醫用CT機的學者：美國的物理學家考馬克(A.M.Cormack)和英國工程師豪恩斯菲爾德（G.N.Hounsfi eld）獲得了1979年度的諾貝爾醫學和生理學獎。
    20世紀80年代前后，出現了第1臺用于頭部的單光子發射型計算機斷層成像儀（single phot on emission computed tomography，SPECT）成為核素成像的應用典型，多普勒（Doppler）技術開始應用于超聲成像領域，而磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）原理更顯示出它在醫學影像中的重要價值。在MRI成像儀問世以后，著實讓放射科醫生們醒悟到：幾十年來沿用的放射學、放射科和放射診斷中的“放射”一詞似乎過于狹義，而只會觀察X 線膠片已不能適應醫學影像學的快速發展。MRI 和US 既無創傷又無損傷的成像方式，明顯地映照出其他成像方式給受檢者帶來創傷或損傷的弊端，激勵其向著無損或微損方向改進。另一方面，MRI和核素成像除了對人體結構的影像揭示外，還能提供功能上的信息，由此引發醫生們產生了“成像方式已經多元化，影像診斷也應綜合化”的新認識。迄今，X-CT、US 、MRI和ECT已被公認為醫學影像診斷的四大成像技術方式。
    20世紀80年代中期，在電子技術、計算機、網絡通訊和全球數字化浪潮的推動下，醫學影像設備在不斷提高性能、拓寬功能的基礎上，也普遍實現了自動化、智能化。并且由于尖端技術的應用，使得各類影像設備的更新換代速度加快，提高影像質量、縮短成像時間、降低有害輻射成了影像設備發展的總趨勢。US成像隊伍中出現了彩色多普勒血流成像儀(color do ppler flow image，CDFI);核素成像家族新添了正電子發射斷層成像儀(positron emiss ion tomography，PET)；MRI采用了超導高場強技術；傳統的X線攝影開始向數字化進程邁 入，出現了以計算機放射成像(computed radiography，CR)來代替感光膠片的新裝置；小型的網絡通訊系統開始在局部區域內傳輸醫學影像。20世紀90年代以來，相繼涌現了螺旋C和超高速電子束CT（EBCT，或稱UFCT），在發達國家的醫療機構中，醫學影像的網絡通訊已進入了實用階段，能高速傳遞影像和其他醫學信息的網絡可使醫生們方便地檢索、調閱影像，實現多方會診、信息同時共享和遠程通訊。
    醫學影像設備的發展過程，推進了醫學診斷從“放射診斷學”到“影像診斷學”以至現代的“影像信息綜合分析診斷學”，同時，由于醫學影像設備均是多學科技術間的匯集和滲透， 從而造就了新的交叉學科——醫學影像工程學。