Röntgenonderzoek wordt net als infraroodreflectografie ingezet om het materiaal ónder de bovenste verflaag te bekijken. Het principe is bekend uit de geneeskunde, waar röntgenfoto’s worden gebruikt om het inwendige lichaam te onderzoeken. Röntgenstraling is elektromagnetische straling die een kortere golflengte heeft dan zichtbaar licht. Daarom dringt röntgenstraling vrij gemakkelijk door weefsels heen en wordt het tegengehouden (geabsorbeerd) door materialen met een grotere dichtheid. Pigmenten met zware metalen absorberen dus meer röntgenstraling dan andere pigmenten. Op röntgenfoto’s zijn deze verschillen zichtbaar: dikker aangebrachte verftoetsen of penseelstreken met verf die zware metalen bevat, zijn lichter of zelfs helemaal wit. Met röntgenfoto’s kunnen mogelijke wijzigingen tijdens het schilderproces – zoals overschilderingen – worden opgespoord.