El uso de la xilografía para grabados artísticos alcanzó su auge en Europa en el siglo XV y fue perdiendo vigencia a medida que se imponían otras técnicas de grabado sobre metal: a buril, aguafuerte, etc. Seguramente fue en la actual Alemania donde la xilografía alcanzó mayor desarrollo, en parte porque ciudades como Núremberg eran importantes centros de producción y comercialización del papel, que sustituyó al tradicional pergamino de la Edad Media y que facilitó y abarató la producción de libros y estampas.
A finales del siglo XV, Michael Wolgemut regentó un activo taller, que producía ilustraciones en xilografía para libros como la Crónica de Núremberg, un tomo de gran volumen y más de 1.800 imágenes. Durero debió de aprender la técnica xilográfica durante su etapa en este taller, y ya en su etapa como maestro independiente, la revolucionó con su serie del Apocalipsis (1498). Ya en la siguiente década, Durero prefirió grabar sobre metal, aunque produjo series xilográficas de gran éxito, comparativamente más económicas, como La Gran Pasión, La vida de la Virgen y La Pequeña Pasión.
La xilografía, a pesar de su calificación como técnica primitiva, fue adoptando mejoras que ayudaron a mantener su vigencia. Hans Burgkmair es considerado el inventor de la xilografía tonal o a varios colores, un método bastante trabajoso que intentaba recrear las láminas coloreadas a mano. Para ello, se elaboraban varias planchas de la misma imagen, una por cada color, tallándose en cada una sólo el plano de un color. Al estampar sucesivamente las diferentes planchas en el mismo papel, una sobre otra, se combinaban los tonos y se formaba la imagen deseada a color. Este fundamento es similar al del moderno offset.
En Italia, la técnica de xilografía tuvo un desarrollo comparativamente menor, aunque a principios del siglo XVI, los grabadores del renacimiento aportaron la novedad de la xilografía de chiaroscuro, que recreaba las texturas de la acuarela. El fundamento es similar al de la xilografía tonal, aunque usualmente los colores son más restringidos y no perfilan planos cerrados ni con tonos muy vistosos, sino que se superponen formando aguas a modo de grisalla.