电子激发是最早采用的一种X射线激发方式。1913年，H.G.J.莫塞莱（H G J Mosely）利用电子激发不同的金属阳极靶材，发现K系和L系X射线波长与原子序数之间的关系，为X射线管的研制奠定了基础。

X射线管由真空玻璃管、阴极灯丝、阳极靶、铍窗组成，与高压发生器相接，同时对高功率光管还需配备冷却系统。在真空状态下，阴极相对于阳极有很高的负电位，阴极发射的电子被加速，撞击阳极，99%的能量转换成热能，其余则产生连续X射线谱和靶线特征谱，从铍窗射出形成X射线辐射。轫致辐射是X射线连续谱的形成的机制。

X射线管根据设计结构不同，分为端窗和侧窗两种设计；根据阳极结构和形态不同，分为固定阳极靶、旋转阳极靶、液体金属阳极等不同类型。与固定阳极靶相比，旋转阳极靶使电子撞击阳极时，热散布在更大区域上，因此产生X射线的效率更高。金属阳极靶能实现更大功率、产生更高的X射线强度。X射线管根据阴极结构不同，分为灯丝阴极和用针尖形成的冷场致发射阴极，场致发射X射线管是一种冷阴极管，在高电场强度下冷场致发射阴极发射电子，不用加热灯丝来发射电子，具有不需要冷却、安全、寿命长等优点。X射线管也是最早获得应用的X射线光源，广泛应用在医疗、工业探伤等领域。