elektromagnetische straling die wegens de dualiteit van het deeltjes- en het golfkarakter ook kan worden opgevat als een bundel gammaquanta, d.w.z. energierijke fotonen.
Wanneer een atoomkern zich in een aangeslagen toestand bevindt (dit kan gebeuren bijv. na uitzending van alfa- of bètastraling, navangst van een proton of neutron of na andere kernreacties), zal hij onder uitzending van een gammaquantum naar een toestand van lagere energie (bijv. de grondtoestand) kunnen vervallen. Doordat het gammaquantum steeds het energieverschil tussen de begin- en de eindtoestand van de atoomkern meeneemt, kan men uit de meting van het discrete gammaspectrum van een atoomkern veel te weten komen over de ligging van de energieniveaus van de betrokken kern. Doordat de energieverschillen tussen kernniveaus veel groter zijn dan die tussen de niveaus van het atomaire elektronensysteem (zie Atoommodel) zijn de gammaquanta veel energierijker, d.w.z. behoren bij straling van een veel hogere frequentie en veel kortere golflengte dan de quanta die worden uitgezonden door aangeslagen atomen (de laatste komen voor in licht en in röntgenstraling).
Gammastraling kan ook geproduceerd worden als remstraling door elektronen (bijv. in röntgenbuizen of versnellers). Deze gammastraling vertoont een continu spectrum, waarvan de bovengrens bepaald wordt door de maximale energie die de versnellingsapparatuur aan de elektronen leveren kan.
Gammastraling met een zeer grote hoeveelheid energie komt voor in kosmische straling. Gammastraling onderscheidt zich van de beide andere soorten stralingen van radioactieve kernen, de alfa- en de bètastraling, doordat deze niet-corpusculair is en niet door een magnetisch veld kan worden afgebogen.