对X射线管的要求是焦点小，强度大,以形成较大的功率密度。因此，在阳极上须供给比较大的功率,但X射线管的效率很低，99%以上的电子束功率成为阳极热耗，而使焦斑过热。避免阳极过热的方法是对阳极或管子采取不同方式的冷却，以降低焦斑处的温度，或使靶面倾斜一定角度，以提供较大的散热面积。后又出现旋转阳极X射线管，因靶面高速旋转(达10000转/分)，允许功率密度高、焦点小。现代出现一种在阳极靶面与阴极之间装有控制栅极的X射线管,在控制栅上施加脉冲调制，以控制X射线的输出。改变脉冲宽度及重复频率,即可调整定时重复曝光。

按照产生电子的方式 ,X 射线管可分为充气管和真空管两类。

根据密封材质不同，可分为玻璃管、陶瓷管和金属陶瓷管。

根据用途不同，可分为医疗 X 射线管和工业 X 射线管。

根据密封方式不同，可分为开放式 X 射线管和密闭式 X 射线管。开放式 X 射线管在使用过程中需要不断抽真空。密闭式 X 射线管生产 X 射线管时抽真空到一定程度后立即密封，使用过程中无需再次抽真空。

固定阳极X射线管是常用X射线管中最简单的一种，其结构由阳极、阴极和固定两极并保持玻璃管内高真空的玻璃壳等三部分组成。

阳极由阳极头、阳极帽、玻璃圈和阳极柄构成。阳极的主要作用使由阳极头的靶面(一般选用钨靶)阻挡高速运动的电子流而产生X射线，并将由此产生的热量辐射或者通过阳极柄传导出去，同时也吸收二次电子和散乱射线。钨合金X射线管工作中产生X射线仅仅利用了不到高速运动电子流1%的能量，因此散热是X射线管很重要的问题。阴极主要由灯丝、聚焦罩(或者称为阴极头)、阴极套和玻璃芯柱等组成。轰击阳极靶的电子束，就是靠热阴极的灯丝(一般都是钨丝)发射出来，在钨合金X射线管高电压加速下经聚焦罩(阴极头)聚焦形成的。高速运动的电子束撞击阳极靶而突然受阻则产生了某段能量连续分布的X射线(其中并有反映阳极靶金属的特征X射线)。

X射线管在医学上用于诊断和治疗,在工业技术方面用于材料的无损检测、结构分析、光谱分析和底片曝光等。X射线对人体有害，使用时须采取有效防护措施。