Queste macchine utilizzano un generatore che emette raggi X a energie abbastanza elevate da penetrare l'involucro della valigia e un rilevatore che analizza le caratteristiche che il fascio di radiazioni assume dopo aver attraversato il bagaglio. Permettono di vedere tutti gli oggetti contenuti nel bagaglio, che agli occhi dell'operatore assumono caratteristiche diverse in base al materiale di cui sono composti. La capacità di penetrazione dei raggi X dipende infatti dalla densità del materiale che attraversano: i metalli appaiono scuri, la carta o i liquidi risultano quasi trasparenti mentre materiali di densità intermedia (plastica, cuoio ecc.) risultano opachi. Le caratteristiche dell'interazione fra i raggi X e gli oggetti dipende anche dal tipo di atomi che compongono questi ultimi. Le tecnologie più moderne sfruttano questo fenomeno e permettono di distinguere, in base al numero atomico, i materiali metallici, organici e inorganici.
La macchina dà automaticamente a questi tre tipi di materiali una colorazione diversa, la cui intensità dipende dalla densità del materiale. Questo facilita l'identificazione dell'oggetto da parte dell'operatore.
