Tra i vari metodi di indagine sulla struttura fisica di un'opera pittorica l'analisi radiografica si basa sulla capacità dei raggi X (vedi) di attraversare corpi opachi anche di notevole spessore. I valori di chiaroscuro restituiti con una lastra fotografica posta a diretto contatto della superficie pittorica investita da un fascio di raggi X (opportunamente dosati come intensità) risulteranno in funzione del maggiore o minore assorbimento dei raggi da parte dell'oggetto in esame (vedi radiopacità). Nella lettura della lastra radiografica è importante tener presente la decisa opacità dei pigmenti a forte peso atomico (in particolare bianco di piombo). L'esame permette di indagare la struttura più profonda dell'opera, rilevando le anomalie strutturali dei dipinti su tela e su tavola, la presenza di gallerie di tarli, di pitture sottostanti più antiche, di pentimenti in corso d'opera, di disegni preparatori, firme o scritte nascoste. Può fornire anche utili informazioni sulla tecnica utilizzata dal pittore aiutando a stabilire, in alcuni casi, l'autenticità o la datazione di un'opera. Come indagine è inoltre impiegata su oggetti archeologici, metallici e ceramici.