Thiên văn học tia gamma là việc nghiên cứu các vật thể vũ trụ ở các bước sóng ngắn nhất của quang phổ điện từ. Các tia gamma có thể được quan sát trực tiếp bằng các vệ tinh như Đài quan sát Tia Gamma Compton hay bởi các kính viễn vọng đặc biệt được gọi là kính viễn vọng khí quyển Cherenkov. Các kính viễn vọng Cherenkov trên thực tế không trực tiếp thám sát các tia gamma mà thay vào đó thám sát các đám loé bùng của ánh sáng nhìn thấy được tạo ra khi các tia gamma bị khí quyển Trái Đất hấp thụ.