Гамма-астрономия — раздел астрономии, изучающий источники космического гамма-излучения, т. е. электромагнитного излучения с длиной волны меньше 0,01 нм (см. Электромагнитное излучение небесных тел).
Гамма-излучение появляется в большинстве случаев в ядерных реакциях, при сотрудничестве элементарных частиц высокой энергии и при превращениях античастиц и частиц в электромагнитное излучение. При наблюдениях посредством устройств, установленных на ракетах и спутниках, было найдено гамма-излучение Солнца, пульсаров — молодых остатков вспышек сверхновых звезд з созвездиях Парусов и Тельца, двойных звезд — источников рентгеновского излучения, центра отечественной Галактики и некоторых галактик с активными ядрами. Гамма-излучение Солнца регистрируется на протяжении хромосферных вспышек, и в нем найдены фотоны с длиной волны 0,00243 нм, и фотоны, образующиеся при сотрудничестве нейтронов с протонами, и излучение углерода и ядер кислорода. Гамма-излучение пульсаров образуется, по-видимому, вблизи поверхности нейтронных звезд и изменяется с тем же периодом, что и их радиоизлучение и рентгеновское излучение.
В отечественной Галактике найдены кроме этого источники гамма-излучения малоизвестной природы, концентрирующиеся к галактической плоскости. Не считая отдельных источников гамма-излучения существует еще гамма-фон — поток излучения, идущего со всех направлений. Часть фонового излучения образуется в отечественной Галактике при сотрудничестве космических лучей с межзвездным газом и при рассеянии излучения звезд на стремительных электронах, а часть приходит из межгалактического пространства (см. Межзвездная среда, Межпланетная среда).
Одним из самых неожиданных открытий гамма-астрономии было обнаружение гамма-всплесков — импульсов излучения длительностью от 0,1 с до десятков секунд. Природа источников гамма-всплесков еще совсем не ясна.