Изучение биологического действия ионизирующих излучений началось тотчас после открытия рентгеновских лучей. Среди самых ранних работ известны классические исследования нашего соотечественника И. Ф. Тарханова, установившего уже в 1896 году реакции на облучение во многих системах организма, на основании чего им было высказано сбывшееся вскоре предположение о возможности лечебного применения рентгеновского излучения. Достаточно сказать, что лишь за год после его открытия было издано 49 книг и более 1000 статей об использовании Х-лучей в медицине.
В том же 1896 году в печати появились сообщения о поражениях кожи (эритемах, дерматитах, выпадении волос) у лиц, подвергавшихся частым и продолжительным воздействиям Х-лучами при проведении экспериментов, а в 1902 году Фрибен описал первый случай лучевого рака кожи.
В 1914 году Фейгина собрала из литературы 114 случаев рентгеновского рака у медицинского и технического персонала, а в 1933 году один из основоположников отечественной рентгенорадиологии М. И. Немёнов отмечает, что на съездах рентгенологов можно встретить ветеранов рентгенологии без пальцев и.даже без всей конечности из-за ампутации по поводу рентгеновского рака. Жертвой его пали такие крупные исследователи, как Бергонье, Леви-Дорн, Розенблат, Холцкнехт и другие.
Первыми о накожном действии радия заявили Вальков и Гизов. Пьер Кюри тотчас проверил это на собственном предплечье, и, по рассказам очевидцев, к его великой радости, участок кожи, соприкасавшийся с радием, оказался пораженным. 3 июня 1901 года Анри Беккерель на протяжении 6 часов носил в кармане жилета ампулу с радием и тоже получил ожог. Об этом через 10 дней, когда появилась эритема (а потом и долго незаживающая язва), он, одновременно обуреваемый восторгом и яростью, прибежав к Марии Кюри, восклицает: «Радий я люблю, но сердит на него».
Долгое время объектом наблюдения оставалась кожа, так как никто не предполагал, что рентгеновские лучи могут влиять и на глубоко расположенные ткани. Только в 1903 году Альберс-Шонберг обнаружил поражение семенников, в 1905 году Хальберштадтер наблюдал атрофию яичников у облученных животных, а вскоре Броун и Осгоуд впервые описали бесплодие у людей — молодых рабочих завода рентгеновских трубок.
В 1903 году русскому исследователю Е. С. Лондону и немецкому биологу Хейнеке удалось вызвать гибель мышей, подвергнутых воздействию радия или рентгеновского облучения, причем оба они обратили внимание на поражение органов кроветворения. Детально описанные Хейнеке типичные радиационные изменения клеток костного мозга и лимфатических узлов являются классическими и по сей день.
В 1911 году вышла книга Е. С. Лондона «Радий в биологии и медицине». Она была опубликована на немецком языке и считается первой в мире монографией по радиобиологии.
Приведенные примеры, как и другие многочисленные наблюдения, знаменовали собой первый описательный этап развития радиобиологии. Но уже в этот период было установлено три кардинальных факта: вызываемое ионизирующим излучением торможение клеточного деления, различие в степени выраженности реакций разных клеток на облучение и большая роль ядра в клеточной радиочувствительности. Французскими исследователями Бергонье и Трибондо на основании тщательных экспериментов в 1906 году были сформулированы положения, вошедшие в историю под названием закона или правила Бергонье и Трибондо. Суть их состоит в том, что клетки тем более радиочувствительны, чем у них большая способность к размножению и чем менее определенно выражены их морфология и функция, т. е. чем они менее дифференцированы.
Таким образом, уже в этот самый ранний период первоначальных наблюдений была подмечена наиболее важная особенность ионизирующих излучений — их избирательное действие, которое зависит не от самих лу-чей, а от свойств тех или иных клеток, определяющих их радиочувствительность. Благодаря этому, несмотря на совершенно одинаковые условия облучения даже одной и той же ткани, а тем более разных органов, одни клетки (активно делящиеся) погибают, а другие (неделя-щиеся) не обнаруживают повреждений.
Как оказалось в последующем, все эти ранние наблюдения имели фундаментальное значение, но в тот период они носили качественный характер, а кроме того, не было никакой теории, объясняющей механизм действия ионизирующих излучений на живые объекты.
Второй этап развития радиобиологии связан со становлением количественных принципов, имевших целью связать биологический эффект с дозой излучения. Этот этап характеризуется массовыми экспериментами на различных популяциях клеток и животных с количественным-отражением результатов на специальных кривых «доза — эффект». Такой способ анализа результатов радиобиологических экспериментов остается ведущим и по настоящее время.