Gamma stari ir elektromagnētiskā starojuma forma ar vislielāko enerģiju un mazāko viļņa garumu. Tos definē kā viļņus, kuru periods (viļņa garums) ir mazāks par 1 pikometru, kas ir 0.001 nanometrs. Salīdzinājumam, ūdeņraža atoma diametrs ir 50 pikometri. Tāpēc gamma starojuma viļņa garums pēc definīcijas ir subatomisks. Viņu enerģija ir aptuveni 1.25 MeV (mega-elektronu volti) vai vairāk. Gamma stari rodas ļoti enerģiskos notikumos, piemēram, supernovās, eksotisku vielu ķermeņos, piemēram, neitronu zvaigznēs, pulsāros un melnos caurumos, vai ap tiem vai mazāk iespaidīgā veidā, kad starpzvaigžņu vidē sadalās radioaktīvie kodoli.
Gamma staru viļņa garums var samazināties līdz 10-15 vai 0.000001 nanometriem ap klasisko elektrona rādiusu. Samazinoties viļņa garumam, palielinās atbilstošā enerģija. To milzīgās enerģijas dēļ gamma starus ir ārkārtīgi grūti apturēt. Lai kaut ko pasargātu no gamma stariem, ir nepieciešami biezi (1m+) vielu vairogi ar pēc iespējas lielāku atomskaitli. Svins ir viena populāra viela. Ir zināms, ka gamma stari pārvietojas cauri 3 metriem betona. Augstās enerģijas un iespiešanās spējas dēļ gamma stari ir bioloģiski ārkārtīgi bīstami — tie var nogalināt dzīvās šūnas saskarē. Bīstamākais kodolsprādziena sākotnējais efekts ir gamma staru zibspuldze.
Pirmo reizi gamma starus novēroja Pols Ulrihs Viljards 1900. gadā, kad viņš pētīja urāna radioaktivitāti. Sākotnēji bija aizdomas, ka gamma stari ir daļiņas, tāpat kā tās izstarojošās brālēnes alfa daļiņas un beta daļiņas, taču to izspīdēšana caur kristālu pierādīja, ka tie patiešām ir elektromagnētiskie viļņi. Tāpat kā alfa daļiņas un beta daļiņas, gamma stari ir jonizējošais starojums, lai gan (atšķirībā no beta daļiņām) paši nav uzlādēti. Jonizējošais starojums ir pietiekami spēcīgs, lai atdalītu elektronus no atomiem, uz kuriem tas saskaras, radot tos kā lādiņu un izraisot pastāvošā materiāla traucējumus.
Viena no pārsteidzošākajām parādībām saistībā ar gamma stariem ir gamma staru uzliesmojums (GRB). Tie ir masīvi gamma staru sprādzieni, kas notiek dziļā kosmosā. Tās ir enerģētiskākā darbība Visumā kopš Lielā sprādziena. (Enerģiskāks par supernovām.) Liels gamma staru uzliesmojums 10 sekundēs izdala vairāk enerģijas, nekā Saule atbrīvos savas 10 miljardu gadu ilgās dzīves laikā. Ir konstruēti dažādi, lai izskaidrotu dažāda veida gamma staru uzliesmojumus. Dominējošā teorija ir sabrukuma teorija. Kolapsars ir īpaša supermasīva zvaigzne, kas izgrūž lielas enerģijas relativistiskas strūklas no saviem poliem, kamēr notiek pēdējā sabrukšanas stadija. Mēs tos novērojam kā GRB. Atšķirīgu GRB veidu, iespējams, izskaidro deģenerētas binārās zvaigznes. Īpaši blīvas neitronu zvaigznes dažkārt var sadurties, saplūšanas procesā atbrīvojot milzīgu daudzumu gamma staru.
Gamma starus izmanto arī medicīnā, lai iznīcinātu ļaundabīgas šūnas, piemēram, vēža šūnas. Šo procedūru sauc par gamma naža operāciju.