Gammastrålar är den form av elektromagnetisk strålning med mest energi och minsta våglängd. De definieras som vågor med en period (våglängd) på mindre än 1 picometer, vilket är 0.001 nanometer. Som jämförelse är diametern på en väteatom 50 picometer. Därför är våglängden för gammastrålning per definition subatomär. Deras energi är i storleksordningen 1.25 MeV (mega-elektronvolt) eller högre. Gammastrålar genereras i mycket energiska händelser som supernovor, i och runt kroppar av exotisk materia som neutronstjärnor, pulsarer och svarta hål, eller på ett mindre spektakulärt sätt när radioaktiva kärnor bryts ner i det interstellära mediet.
Våglängden för gammastrålar kan sjunka så lågt som 10-15 eller 0.000001 nanometer, runt den klassiska radien för en elektron. När våglängden minskar ökar motsvarande energi. På grund av sin enorma energi är gammastrålar extremt svåra att stoppa. För att skydda något från gammastrålar krävs tjocka sköldar (1m+) av ämnen med så högt atomnummer som möjligt. Bly är ett populärt ämne. Gammastrålar har varit känt för att färdas genom 3 meter betong. På grund av deras höga energier och penetrationsförmåga är gammastrålar extremt farliga biologiskt – de kan döda levande celler vid kontakt. Den farligaste initialeffekten av en kärnvapenexplosion är gammablixten.
Gammastrålar observerades första gången av Paul Ulrich Villard 1900, medan han studerade uranets radioaktivitet. Till en början misstänkte man att gammastrålar var partiklar, som dess strålande kusiner alfapartiklar och beta-partiklar, men att lysa dem genom en kristall bevisade att de verkligen var elektromagnetiska vågor. Liksom alfapartiklar och beta-partiklar är gammastrålar joniserande strålning, även om (till skillnad från beta-partiklar) inte själva är laddade. Joniserande strålning är kraftfull nog att ta bort elektroner från atomer den träffar, vilket ger dem som en laddning och orsakar störningar i det inhemska materialet.
Ett av de mest häpnadsväckande fenomenen med gammastrålar är gammastrålningen (GRB). Dessa är massiva gammastrålningsexplosioner som inträffar i rymden. De är den mest energiska aktiviteten i universum sedan Big Bang. (Mer energisk än supernovor.) På 10 sekunder frigör en stor gammastrålning mer energi än vad solen kommer att släppa ut under sin 10 miljarder år långa livstid. Olika har konstruerats för att förklara olika typer av gammastrålningskurar. Den rådande teorin är en kollapsar. En kollapsar är en speciell supermassiv stjärna som skjuter ut högenergirelativistiska jetstrålar från sina poler medan den genomgår det sista kollapsstadiet. Vi observerar dessa som GRB:er. En annan typ av GRB förklaras sannolikt av degenererade binära stjärnor. Extremt täta neutronstjärnor kan ibland kollidera och släppa ut enorma mängder gammastrålar i fusionsprocessen.
Gammastrålar används också inom medicin för att döda maligna celler, såsom cancerceller. Denna procedur kallas gammaknivskirurgi.