阴极线应用广泛，电子示波器中的示波管、电视的显像管、电子显微镜等都是利用阴极射线在电磁场作用下偏转、聚焦以及能使被照射的某些物质，如硫化锌发荧光的性质工作的。高速的阴极射线打在某些金属靶极上能产生X射线，可用于研究物质的晶体结构。阴极射线还可直接用于切割、熔化、焊接等。
阴极射线有两个性质，是垂直于阴极，二是带有负电，并且总是从阴极出发，终点与阳极无关。
阴极线是在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的。1897年约瑟夫·约翰·汤姆逊根据放电管中的阴极射线在电磁场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电，并测出其荷质比，这在定意义上是历史上次发现电子，12年后 物理学家罗伯特·安德鲁·密立根用油滴实验测出了电子的电荷。
