婚後一直未有孩子，他們於1887年收養了貝爾塔?倫琴的侄女。
維爾茨堡大學是倫琴一生學術事業的起始點，但因倫琴缺少正式學曆，大學拒絕給他任何教職，使他十分難堪。
1872年，倫琴隨孔脫去法國的斯特拉斯堡大學，從教授的助理逐漸提升為副教授。
倫琴在幾年之內發表了15篇論文，論及氣體的定壓比熱和定容比熱之比、晶體的導熱率、氣體中光偏振平麵的旋轉等問題。
後麵一個課題的4篇論文是他與孔脫合寫的；這方麵的研究法拉第曾嘗試過，但未成功，倫琴的熟練實驗技巧才使他觀測到氣體中的磁致旋光現象。
倫琴的工作使他很快樹起名聲，德國黑森州的吉森大學聘請他擔任物理學教授。
從1879到1888年，他在吉森大學工作的9年中，發表了18篇論文。
內容涉及到光電關係、熱電和壓電現象、測量水蒸氣吸熱用的高敏氣溫計的製法、液體和固體的可壓縮性問題等。
在這期間，他有一項研究工作的重要性不容低估，這就是關於在帶電電容器極板間移動電介質所產生的磁效應的研究。
倫琴想驗證麥克斯韋的電磁場理論，根據這個理論，隻要電場發生變化，電介質中就會有磁場。
1878年，羅蘭曾報道過用靜電荷的運動產生磁場的實驗。
1888年，倫琴發表論文，用他的實驗結果證明麥克斯韋電磁理論的正確性。
倫琴的名聲越來越高，耶拿大學和烏德列支兩個大學同時聘他作教授，他都沒有應聘，直到維爾茨堡皇家大學聘他任物理學教授兼物理研究所所長兩個職位之時才應聘。
倫琴到維爾茨堡大學工作的11年裡，共發表18篇論文。除最後3篇是關於發現x射線的，其它的都是論述壓強對固體和液體性質所發生的效應的。
1894年，他任維爾茨堡大學校長，這正是他用能夠發熒光的亞鉑氰化鋇屏和克魯克斯管等做陰極射線實驗而發現x射線的前一年。
那時，陰極射線的實驗和克魯克斯管已不是什麼新鮮的事情，少說也有近30年的曆史了。
赫茲曾發現陰極射線會穿過金屬箔，他的繼任者勒納德曾在1895年發表陰極射線具有貫穿能力的論文。
倫琴覺得其中尚有一些問題值得研究，於是在1895年10月開始重做勒納德的實驗。據說，倫琴用的克魯克斯管是從勒納德的實驗室訂製的。
1895年11月8日傍晚，倫琴為了想準確地觀察陰極射線的熒光作用，用黑色的硬紙片把放電管套了起來，以排除放電管與外界的相互影響。
這時他偶然看到放在1米以外的一條凳子上的亞鉑氰化鋇屏放出閃光。
根據陰極射線的方向和屏的位置，他斷定使屏發光的不是陰極射線本身，而是一種未知的射線，他稱這種射線是x射線。
為了進一步研究這一新的發現，他把自己關在實驗室裡，獨自一人花了6個星期的時間，專心致誌地重複類似的實驗，觀察這種射線的各種性質。
他發現，這種射線是從陰極射線轟擊的玻璃管內壁上發出的，它沿直線傳播，通過棱鏡時不能折射和反射，不被磁鐵偏轉，能在空氣中行進2米。
它貫穿能力很強，可以穿透千頁的書，2～3厘米厚的木板，15毫米厚的鋁板等，可以對關在木頭盒內的金屬砝碼照相，乃至在照片上看到了自己手指中的骨骼。
這種魔術一般的力量即使對倫琴也是震懾心魄的。
震驚之餘，他自然希望在發表這一發現之前有另外一個人來陪他重複這些實驗，以證實這一發現決不是他一個人在與世隔絕的實驗裡所經曆的夢幻。