Villard đã nghiên cứu bức xạ từ các muối radium thoát ra qua một khe hẹp của một hộp chứa được che chắn và bắn lên một phim tấm, xuyên qua một lớp chì mỏng có tác dụng ngăn các tia alpha. Ông đã có thể chỉ ra rằng bức xạ còn lại bao gồm loại tia thứ hai và thứ ba. Một trong số chúng đã bị từ trường làm lệch hướng (tương tự như "tia dương cực") và có thể được xác định là tia beta của Rutherford. Loại tia cuối cùng là một loại bức xạ có độ xuyên thấu rất cao mà trước đây chưa từng được biết đến.

Villard là một người khiêm tốn và ông đã không đề xuất tên cụ thể cho loại phóng xạ mà ông đã phát hiện ra. Năm 1903, chính Ernest Rutherford đã đề xuất gọi tia Villard là tia gamma vì chúng có khả năng xuyên thấu mạnh hơn nhiều so với tia alpha và tia beta mà Rutherford đã phân biệt và đặt tên (năm 1899) trên cơ sở khả năng xuyên thấu tương ứng của chúng. Và cái tên này đã được sử dụng cho đến nay.