gama-zračenje (γ-zrake), elektromagnetski valovi vrlo visoke frekvencije i energije, valnih duljina kraćih od 10–13 m, koji nastaju prilikom kvantnih prijelaza atomskih jezgri s pobuđenih stanja, u procesu kočnoga zračenja brzih elektrona prilikom sudara s atomskim jezgrama, pri nuklearnim procesima u zvijezdama i u procesima pretvorbi subatomskih čestica. Otkrili su ga 1898. Maria Curie-Skłodowska i Pierre Curie, proučavajući prirodnu radioaktivnost. Pri radioaktivnom raspadanju, npr. nakon alfa-zračenja ili beta-zračenja, atomske jezgre često emitiraju gama-zračenje, koje se može znatno razlikovati po energiji. Najčešće je gama-zračenje s energijama između 0,1 i 1 MeV. Za određivanje energije niskoenergijskog gama-zračenja koriste se valna svojstva difrakcije u kristalima, a energija visokoenergijskog gama-zračenja određuje se s pomoću međudjelovanja s elektronima.
Gama-zračenje je vrlo prodorno. Slabi pri prolazu kroz tvar zbog apsorpcije i raspršenja, po eksponencijalnom zakonu kao i rendgensko zračenje, od kojeg se razlikuje samo po načinu nastanka. Apsorpcija gama-zračenja u tvari zbiva se uglavnom međudjelovanjem s elektronima. Za gama-zračenje niske energije (manje od 1 MeV) najvažniji je fotoelektrični efekt, pri kojem gama-fotoni predaju cijelu svoju energiju elektronu vezanomu u atomskoj ljusci; elektron tada izleti iz atoma s energijom gama-fotona umanjenom za energiju vezanja elektrona u atomu. Za srednje energije gama-zračenja (oko 1 MeV) prevladava Comptonov efekt. Pri tom procesu gama-foton udari o elektron i preda mu dio svoje energije i količine gibanja; pritom elektron izleti iz atoma, a gama-zračenje nastavlja put s promijenjenim smjerom i smanjenom energijom. Za visoke energije gama-zračenja (više od 5 MeV) najvažniji proces međudjelovanja s tvari tvorba je parova. Gama-foton, kvant elektromagnetskoga zračenja, pretvori se u par: elektron–pozitron. Za taj je proces potrebna energija gama-zračenja veća od 1,02 MeV, tj. dvaput veća od energije mirovanja elektrona.
Slično kao rendgensko zračenje, gama-zračenje primjenjuje se u industriji (za ispitivanje materijala) i medicini (za liječenje tumora). Zbog baktericidnoga djelovanja služi i za sterilizaciju prostora i medicinske aparature; primjenjuje se i za izazivanje genetskih mutacija kod biljaka i mikroorganizama (za proizvodnju antibiotika).
