Gama spinduliai yra elektromagnetinės spinduliuotės forma, turinti daugiausia energijos ir mažiausią bangos ilgį. Jie apibrėžiami kaip bangos, kurių periodas (bangos ilgis) yra mažesnis nei 1 pikometras, ty 0.001 nanometro. Palyginimui, vandenilio atomo skersmuo yra 50 pikometrų. Todėl gama spinduliuotės bangos ilgis pagal apibrėžimą yra subatominis. Jų energija yra maždaug 1.25 MeV (mega-elektronų voltų) arba daugiau. Gama spinduliai generuojami labai energinguose įvykiuose, tokiuose kaip supernovos, egzotiškos medžiagos kūnuose, pvz., neutroninėse žvaigždėse, pulsaruose ir juodosiose skylėse, arba aplink juos arba ne tokie įspūdingi, kai tarpžvaigždinėje terpėje suyra radioaktyvieji branduoliai.
Gama spindulių bangos ilgis gali nukristi iki 10–15 arba 0.000001 nanometro, aplink klasikinį elektrono spindulį. Mažėjant bangos ilgiui, atitinkama energija didėja. Dėl didžiulės energijos gama spindulius labai sunku sustabdyti. Norint ką nors apsaugoti nuo gama spindulių, reikia storų (1m+) medžiagų, kurių atominis skaičius būtų kuo didesnis. Švinas yra viena populiari medžiaga. Yra žinoma, kad gama spinduliai sklinda per 3 metrus betono. Dėl didelės energijos ir gebėjimo prasiskverbti gama spinduliai yra labai pavojingi biologiškai – kontaktuodami jie gali nužudyti gyvas ląsteles. Pavojingiausias pradinis branduolinio sprogimo poveikis yra gama spindulių blyksnis.
Gama spindulius pirmą kartą pastebėjo Paulas Ulrichas Villardas 1900 m., kai tyrinėjo urano radioaktyvumą. Iš pradžių buvo įtariama, kad gama spinduliai yra dalelės, kaip ir jo spinduliuojančios pusbrolės alfa dalelės ir beta dalelės, tačiau peršviečiant juos per kristalą paaiškėjo, kad tai iš tiesų yra elektromagnetinės bangos. Kaip ir alfa dalelės ir beta dalelės, gama spinduliai yra jonizuojanti spinduliuotė, nors (skirtingai nei beta dalelės) nėra įkrauti. Jonizuojanti spinduliuotė yra pakankamai galinga, kad pašalintų elektronus nuo patekusių atomų, suteikdama jiems krūvį ir sutrikdydama nuolatinę medžiagą.
Vienas iš nuostabiausių reiškinių, susijusių su gama spinduliais, yra gama spindulių sprogimas (GRB). Tai didžiuliai gama spindulių sprogimai, vykstantys gilioje erdvėje. Jie yra energingiausia veikla visatoje nuo Didžiojo sprogimo. (Energingesnis nei supernovos.) Per 10 sekundžių didelis gama spindulių pliūpsnis išskiria daugiau energijos, nei Saulė išskirs per savo 10 milijardų metų gyvavimo laikotarpį. Sukurta įvairių, paaiškinančių įvairius gama spindulių pliūpsnius. Vyrauja kolapsaro teorija. Kolapsaras yra ypatinga supermasyvi žvaigždė, kuri iš savo ašigalių išsviedžia didelės energijos reliatyvistinius čiurkšles, kai išgyvena galutinę žlugimo stadiją. Mes juos stebime kaip GRB. Kitoks GRB tipas greičiausiai paaiškinamas išsigimusiomis dvejetainėmis žvaigždėmis. Itin tankios neutroninės žvaigždės retkarčiais gali susidurti, sintezės procese išskirdamos didžiulį kiekį gama spindulių.
Gama spinduliai medicinoje taip pat naudojami piktybinėms ląstelėms, pavyzdžiui, vėžinėms ląstelėms, naikinti. Ši procedūra vadinama gama peilio chirurgija.