L'utilisation la plus courante des radiographies des os est d'aider le médecin à identifier et à traiter les fractures. Des radiographies du crâne, de la colonne, des articulations et des extrémités sont faites chaque minute de chaque jour dans les salles d'urgence des hôpitaux, les centres de médecine sportive, les cliniques orthopédiques et les bureaux de médecin. Les images des blessures peuvent montrer même de toutes petites fractures ou des fragments d'os, et les images après le traitement assurent que la fracture a été bien alignée et stabilisée pour le rétablissement. Les radiographies sont un outil essentiel en chirurgie orthopédique, pour traiter les pathologies vertébrales, réduire les fractures et effectuer les remplacements des articulations par des prothèses (genou, hanche, épaule).
Les rayons X peuvent servir à diagnostiquer les maladies dégénératives, comme l'arthrite, ou à surveiller leur progression. Ils jouent aussi un rôle important dans la détection et le diagnostic du cancer, mais la tomographie assistée par ordinateur ou l'IRM sont plus appropriées pour cerner l'étendue et la nature d'un cancer. L'ostéoporose avancée peut être visible dans une radiographie ordinaire, mais on se sert en général d'un équipement spécialisé plus sensible (l'ostéodensitométrie) pour déterminer la perte précoce de minéralisation des os.