پرتونگاری یک روش عکاسی با استفاده از پرتوهای یون‌ساز است و از پرتو‌های الکترومغناطیس، پرتوهای بتا و نوترون‌ها می‌توان در این روش استفاده کرد.

برای بررسی آثار مختلف از جمله فلزات و آلیاژها، نقاشی، سفال و نسخ خطی و همچنین در عملیات حفظ و مرمت آثار باستانی از پرتونگاری استفاده می‌شود.

با کمک پرتونگاری، جزئیات ترکیبی و ساختاری اشیا که با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شود، نمایان می‌گردد. همیشه این جزئیات در اشیا قابل تشخیص نیست و ممکن است سطح شئ و تزئینات، زیر لایه هایی از خوردگی پنهان باشند.

در نقاشی‌های روی بوم، چوب و کاغذ، عناصر موجود در رنگدانه‌های مشخصی با عدد اتمی بالا، جذب پرتو بیشتر و عناصر با عدد اتمی پائین، جذب پرتو کمتری دارند. بنابراین پرتونگاری می‌تواند در شناسایی برخی از رنگدانه‌ها به‌کار برده شود.

نشان دادن تصاویر پنهان در نقاشی‌ها و وضعیت درونی لایه‌های اصلی و بررسی تخریب‌ها و مرمت‌های گذشته از دیگر قابلیت‌های پرتونگاری است.