伽馬射線由於其高能量和穿透能力，在多個領域有著廣泛的套用，具體包括：
醫學治療。伽馬射線被用於放射治療，如伽瑪刀手術，通過集中多束伽馬射線於腫瘤部位來殺死癌細胞，而不損傷周圍健康細胞。
醫學診斷。伽馬射線用於醫學成像，如核醫學中的SPECT和PET掃描，通過注射放射性示蹤劑到體內，再利用伽馬射線探測器獲取體內器官和疾病的圖像。
工業套用。伽馬射線用於工業無損檢測，如閃光照相、複雜結構的無損探傷等，以及在食品工業中用於食品和醫療器械的滅菌。
寶石加工。通過人工照射改變寶石的原子結構，增強寶石的光學特性。
礦產勘探。伽馬射線用於地質學領域，幫助尋找礦產資源和研究元素分布。
天文學研究。伽馬射線用於研究宇宙中的高能現象，如伽馬射線暴和中子星等緻密宇宙物體的碰撞。