Das Gebiet der Strahlenphysik (englisch radiation physics) befasst sich mit den Eigenschaften und der Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit Materie. Strahlenphysik behandelt dabei Phänomene aus der Atomphysik und die Kollision von Teilchen oder Strahlung. Gegenstand ist die Untersuchung der Wirkung von elektromagnetischer oder Teilchenstrahlung (generell: Strahlung) auf Atome oder Moleküle oder Materie. Beispielsweise werden Kollisionen von Teilchen mit Gasen und ionisierten Gasen (Plasma) untersucht.
Im Kontext von Radiologie, Nuklearmedizin, medizinischer Physik und Strahlenbiologie wird die biologische Wirkung ionisierender Strahlung untersucht. Ionisierende Strahlung ist dabei nicht immer schädlich für die Gesundheit (Strahlenbelastung), sondern wird in der Strahlentherapie auch gezielt eingesetzt, um Krankheiten zu heilen oder deren Fortschreiten zu verzögern. Daneben sind bildgebende Verfahren ein Teilgebiet der medizinischen Physik.
In Deutschland beschäftigen sich einzelne Institute genauer mit dem Thema, z. B. das Institut für Strahlenphysik am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf oder der DPG Fachverband Strahlen- und Medizinphysik oder das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS).