1865-жылы Рентген Цюрихедеги Федералдык технологиялык институтуна тапшырып, 1868-жылы диплом алган. Ушул институттун профессору Август Кундт Рентгенге физика илимин изилдөөсүн сунуштаган жана анын сунушунун негизинде бир жылдан кийин диссертациялык ишин жактап, Кундттун ассистенти болуп калган. Анын устаты Бавариядагы Вюрцбург университетинин физика кафедрасын жетектеп калгандан кийин ал Нобелди өзү менен кошо ала кеткен. 1872-жылы Кундт менен бирге Страсбург университетине кетип, ошол жактан физикадан окутуучу болуп баштаган. Бир жылдан кийин Гогенхейме (Германия) Айыл-чарба академиясында физика илиминин профессору болгон. 1876-жылы теориялык физикадан курс өтүү үчүн Страсбургга кайтып келген. 1894-жылы ушул университеттин ректору болуп шайланган. Ошондо ал катод нурларын изилдөөгө киришкен.
1855-жылы немец ойлоп табуучусу Генрих Гейсслер (1815-1879) электроддор ортосунда төмөнкү басымдагы жогорку вольттуу разряддан жарык чыга турган сымаптуу вакуум түтүкчөсүн изилдеп чыккан. Ошол кездеги изилдөөчүлөр түтүкчөдөн газды сордуртуп баштаганда жарыктын айланасы газдын түсүнө байланыштуу өзүнчө кабат-кабат менен күйө тургандыгын аныктаган жана ушуга окшогон түтүкчөдө Гольдштейн катод нуру деп аталган ток пайда болоорун аныкташкан.
Рентген болсо мурунураак жүргүзүлгөн эксперименттерди кайталап көрүп, Ленарда терезесинен чыккан катод нуру (анда белгилүү боло элек болчу) экран аркылуу жарыктын таасири менен кээ бир заттардын өзүнөн жарык чыгараарын аныктаган.
Бир жолу (ал 8-ноябрда 1895-жылы болгон) Рентген өзүнүн изилдөөсүн жеңилдетүү үчүн бөлмөнү караңгылатып туруп Крукс түтүкчөсүн кара барак менен бекем ороп салган. Ошондо ал экрандан анча алыс эмес жерде цианоплатин барийи менен капталган жарыктын таасири менен өзүнөн жарык чыккан сызыкчаларды көргөн. Ошондон кийин ал өзүнүн изилдөөсүн жети жума бою токтоосуз жүргүзүп, акырында разряддык түтүкчө менен экрандын ортосунда өтө чоң эмес коргошун дискти кармап турганда икс-нурунан Рентгендин колунун манжаларынын сөөктөрү экрандан көрүнүп калган. Ошентип Рентген дүйнөдө биринчи болуп рентгенди ойлоп тапкан. Анын икс-нурун окумуштуулар рентген нурлары деп атап калышкан. Рентген өзүнүн изилдөөсүн тастыктоо үчүн аялынын манжаларын рентгенден өткөрүп, даана-так түшүп калган колдорунун фотосүрөттөрүн таркаткан. Анын изилдөөсү тууралуу биринчи жолу 1895-жылы жергиликтүү илимий журналга жарыяланып, ал илимий чөйрөгө жана коомчулукка чоң кызыкчылык туудурган жана анын изилдөөсүн илимпоздор дароо эле тастыкташкан.
1913-жылы медицинада рентген ыкмасы өзүнүн туруктуу ордун тапкан. Мындай ачылышты жасоо менен Рентген 20-кылымдын башында физика тармагында революция жасоо менен бирге медицина тармагында да чоң ачылыш жасаган.
1899-жылы Рентген физика илимдеринин профессору жана Мюнхен университетинин Физика институтунун директору болгон. Ал физика боюнча биринчи Нобель сыйлыгынын ээси болгондугун Мюнхенден билген. Бирок Рентген эч качан патент алууга да, акчалай сыйлык алууга да кызыккан эмес. Ал мындан сырткары көптөгөн сыйлыктарга татыктуу болгон жана көптөгөн өлкөлөрдүн илимий коомчулугунун ардактуу мүчөсү, мүчө-корреспонденти болгон.
Вильгельм Рентген 1923-жылы 10-февралда рак оорусунан каза болгон.
