Astronomija gama-zraka je proučavanje astronomskih objekata u najkraćim talasnim dužinama elektromagnetskog spektra. Gama-zraci mogu biti posmatrani direktno putem satelita kao što su Komptonova opservatorija gama zraka ili specijalizovanih teleskopa zvanih atmosferski Čerjenkovljevi teleskopi. Čerjenkovljevi teleskopi zapravo ne detektuju gama zrake direktno već prepoznaju bleskove vidljive svetlosti proizvedene kada gama zrake upija Zemljina atmosfera.
Većina izvora gama-zračenja su zapravo eksplozije gama-zraka, objekti koji proizvode gama zračenje za nekoliko milisekundi do nekoliko hiljada sekundi pre nego što nestanu. Samo 10% izvora gama-zraka su stalni izvori. Oni uključuju pulsare, neutronske zvezde, i kandidate za crne rupe, kao što su aktivna galaktička jezgra.