Nicht nur als Forscher, auch als Privatperson war Röntgen ein leidenschaftlicher Fotograf. Bereits ab den 1880er Jahren fotografierte er auf Reisen, für die Jahre 1890 bis 1913 sind umfangreiche Teile seines Fotoarchivs erhalten geblieben. Als typischer Amateurfotograf seiner Zeit nahm er neben vielen Landschaften auch einzelne Portraits und Gruppenaufnahmen seiner engsten Familie und Freunden auf.
Zunächst waren seine Bilder eher statisch, bedingt durch die große und schwere Kamera, ab 1895 werden sie zunehmend dynamischer. Mit seiner neuen, handgehaltenen Momentkamera konnte er sich von der ständigen Nutzung des Stativs befreien und nun auch an ausgefalleneren Orten fotografieren.
Im März 1901 folgte der nächste Schritt: er kaufte eine Stereokamera und entwickelte eine neue Bildsprache: Die Aufnahmen zeigen nun oft kleine, häufig fragmentarische Szenerien, in denen sich die Protagonisten frei bewegen. In den Bildern steht der Augenblick im Vordergrund und die Grenzen zwischen Porträt, Architektur und Landschaftsaufnahme verschwimmen. Die Röntgen eigene Zurückhaltung als Wissenschaftler zeigt sich auch in seiner Fotografie. Statt die Aufmerksamkeit auf sich als Fotograf zu ziehen, hält er Distanz zu seinen Bildprotagonisten, vermeidet Detailaufnahmen und fotografiert heimische Räume nur selten, sodass sich Privates lediglich vermuten lässt. So wird der Betrachter zum Wegbegleiter Röntgens, niemals zum Voyeur.