波长短于0.2埃的电磁波。首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。 γ 射线是因核能级间的跃迁而产生，原子核衰变和核反应均可产生 γ 射线。

γ 射线具有比 X射线 还要强的穿透能力。当 γ 射线通过物质并与原子相互作用时会产生 光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的 γ 光子与核外内层轨道电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子电离成为光电子，此即光电效应。由于核外电子壳层出现空位，外层电子将会向内层空位处跃迁，并发射X射线标识谱线。光电效应发生的概率和被撞击的物质原子序数以及射线的能量有关，原子序数越高，发生的概率越大，但高能 γ 光子（\u003e2兆电子伏特）的光电效应较弱。 γ 光子的能量较高时，除上述光电效应外，还可能与核外电子发生碰撞， γ 光子的能量和运动方向均有改变，从而产生康普顿效应。当 γ 光子的能量大于1.02MeV时，由于受原子核的作用而转变成正负电子对，此效应随 γ 光子能量的增高而增强。 γ 光子不带电，故不能用磁偏转法测出其能量，通常利用 γ 光子造成的上述次级效应间接求出，例如通过测量光电子或正负电子对的能量推算出来。此外还可用 γ 谱仪（利用晶体对 γ 射线的衍射）直接测量γ光子的能量。由荧光晶体、光电倍增管和电子仪器组成的 闪烁计数器 是探测 γ 射线强度的常用仪器。

通过对 γ 射线谱的研究可了解核的能级结构。 γ 射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。 γ 射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。

在天文学上，把以发射γ射线为主要辐射能量的天体，称之为γ射线源。

在银河系内除来自银河中心的γ射线外，脉冲星也是γ射线源。而在银河系以外获得证实的γ射线源有类星体3C 273和塞弗特星系NGC 4151。除了这些离散的γ射线源外，还探测到宇宙γ射线背景辐射。强烈爆发的γ射线源称为γ射线暴，其能量范围为0.1－1.2兆电子伏，其重要特征是γ射线辐射变化强烈而且迅速。对γ射线的探测并不那么容易，存在不少困难。其主要原因是γ射线流能量极低，而仪器背景辐射很高，同时又缺少精确测定源位置的γ射线望远镜。所以，γ射线天文学大大落后于X射线天文学。

通常把太阳系以外以X射线辐射为主要辐射能量的天体，称为X射线源。1962年6月18日，首次探测到强X射线源天蝎X－1。70年代以后，又陆续发现银河系内外许多新的X射线源，使X射线源增加到1000多个。说来也奇怪，有的X射线源会突然出现几个星期或几个月，其强度逐渐减弱以至最后消失。这种X射线源叫做暂现X射线源。X射线也会突然爆发，这一现象的发现是70年代天体物理学的重要发现之一。X射线爆发的主要特征是爆发上升时间不超过1秒，强度猛增20－50倍，持续时间仅为几秒到几十秒。

射线是伴随a射线和β射线而产生的．原子核放出r射线时原子核的质量数和电荷数均不改变．其实质是放射性原子核在发生a衰变或β衰变时，产生的新核处于较高的能级，不稳定，在向低能级跃迁的过程中辐射出r光子．

放射性元素衰变时，通常会同时放出a，β和r三种射线，但某些放射性元素可能只放出a射线或只放出β射线，但在任何情况下都不会只放出r射线．