
Gammaspektroskopi är det kvalitativa studiet av energispektra från gammastrålkällor. Gammaspektroskopi bör inte förväxlas med gammaspektrometri som är metoden som används för att få en kvantitativ spektrummätning. Metoden används exempelvis inom kärnkraftsindustrin, geokemiska undersökningar och astrofysik. Många radioaktiva källor producerar gammastrålning, som kan ha olika diskreta energier och intensiteter. Om den här gammastrålningen detekteras och analyseras kan den radioaktiva källans innehåll och aktivitet bestämmas.
Gammastrålning är den formen av elektromagnetisk strålning med mest energi. Den är fysiskt likadan som andra former av elektromagnetisk strålning (t.ex. röntgenstrålar, synligt ljus, infrarött ljus, radiovågor) men dess fotoner har i allmänhet kortare våglängd och därmed högre energi. Gammaspektroskopi och gammaspektrometri är baserade på de unika gamma-energier som karaktäriserar radioaktiva ämnen samt den höga precision med vilken dessa energier kan mätas.
Radioaktiva atomkärnor (radionuklider) emitterar vanligtvis gammastrålar i med energier mellan några keV och upp till ~10 MeV, motsvarande de typiska energierna i atomkärnor med relativt lång livslängd.
En annan typ av elektromagnetisk strålning är röntgenstrålning. I vissa fall är energin samma för gammastrålning och röntgenstrålning och skillnaden mellan dem kan framstå som något diffus. Gammastrålning uppstår vid de-excitationer av atomkärnor, d.v.s. vid övergången mellan olika energinivåer i kärnan. Röntgenstrålar å andra sidan uppstår till följd av de-excitation av atomer, dvs. när elektroner förflyttas från ett elektronskal längre ut till ett elektronskal närmare kärnan.