射线探伤的原理与医院拍X光片类似。当X射线或γ射线穿透材料时，密度较高的区域吸收更多射线，密度较低的区域则让更多射线通过。胶片或数字探测器接收穿透后的射线，形成明暗对比的影像。如果内部存在气孔、夹杂或裂纹，这些缺陷部位的射线衰减程度与周围基体不同，便会在影像中显现为异常的黑度或白度。例如，焊接接头中的未熔合缺陷在射线底片上常呈现为一条清晰的暗线。工业上常用铱-192或硒-75作为γ射线源，用于厚壁管道和铸件的检测。近年来，数字射线成像和计算机层析成像技术正逐步取代传统胶片，不仅提高了检测速度，还能重建缺陷的三维位置。
超声探伤利用高频声波（通常为1至10兆赫兹）在材料中传播。当声波遇到缺陷界面时，部分能量被反射回来，探头接收回波并转换为电信号。通过测量回波返回的时间，可以计算缺陷的深度；通过回波幅度，可以估计缺陷的大小。这种技术对裂纹、分层等面积型缺陷特别敏感。例如，在检测火车车轮时，超声探头从踏面发射声波，一旦发现异常回波，就能判断内部是否存在疲劳裂纹。相控阵超声技术通过电子控制声束的聚焦和偏转，实现了复杂形状构件的快速扫查，已成为航空航天领域的重要检测手段。
磁粉探伤适用于铁磁性材料（如钢、镍、钴）的表面和近表面缺陷检测。当工件被磁化后，表面或近表面的裂纹会切断磁力线，在裂纹处形成漏磁场。撒上细小的磁性粉末（干法或湿法），磁粉会被漏磁场吸附，堆积成肉眼可见的痕迹。例如，在检测发动机曲轴时，磁粉会沿着疲劳裂纹聚集，形成清晰的线状显示。这种方法灵敏度高、操作简便，但只能检测铁磁性材料，且对深埋内部的缺陷无能为力。
射线探伤擅长发现体积型缺陷（气孔、夹渣），超声探伤对面积型缺陷（裂纹、未熔合）更敏感，磁粉探伤则专注于表面和近表面裂纹。实际工程中，往往需要多种方法联合使用。例如，压力容器焊缝检测通常先进行射线或超声检测内部，再辅以磁粉或渗透检测表面。随着人工智能和自动化技术的发展，无损检测正朝着智能化、实时化方向演进，为工业安全提供更可靠的保障。
