Spektrometria promieniowania gamma – ilościowe badania widma promieniowania gamma źródeł ziemskich jak i kosmicznych. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem elektromagnetycznym o największej energii, będąc fizycznie tym samym promieniowaniem co promieniowanie rentgenowskie. Z powodu wysokiej energii fotonów gamma są one na ogół liczone indywidualnie. Podczas gdy licznik Geigera lub podobne urządzenie określa jedynie częstość zliczeń (tj. liczbę zarejestrowanych - oddziałujących z substancją czynną detektora - kwantów gamma na sekundę), spektrometr promieniowania gamma pozwala również wyznaczyć energię rejestrowanych przez detektor.
Jądra promieniotwórcze emitują zazwyczaj fotony gamma o energiach z zakresu od kilku keV do ok. 10 MeV, odpowiadających typowym poziomom energetycznym w jądrach atomowych z odpowiednio długim czasem życia. Takie źródła zazwyczaj mają widma liniowe promieniowania gamma, natomiast dużo większe energie kwantów (powyżej 1 TeV) mogą występować w widmach obserwowanych w astrofizyce i fizyce cząstek elementarnych. Kryterium rozróżniającym promieniowanie rentgenowskie i gamma nie jest ich energia lecz pochodzenie: promieniowanie rentgenowskie jest wysyłane przez wzbudzone atomy lub hamowane elektrony, zaś promieniowanie gamma jest emitowane przez wzbudzone jądra atomowe lub podczas reakcji jądrowych czy anihilacji.
Większość źródeł promieniotwórczych emituje promieniowanie gamma o różnych energiach i intensywnościach. Kiedy kwanty tego promieniowania zostają zaabsorbowane w detektorze i zanalizowane przez układ detekcyjny rejestrowane jest widmo tego promieniowania. Szczegółowa jego analiza jest używana do identyfikacji jakościowej i ilościowej gamma emiterów (nuklidów promieniotwórczych emitujących promieniowanie gamma) obecnych w źródle. Widmo promieniowania gamma jest charakterystyczne dla radionuklidu zawartego w próbce tak jak w spektroskopii optycznej widmo optyczne jest charakterystyczne dla atomów i cząsteczek zawartych w materiale próbki.
Do wyposażenia używanego w spektroskopii gamma należą: czuły na energię kwantów detektor promieniowania, wzmacniacze, analizator wielokanałowy oraz system akwizycji danych. Najbardziej popularnymi są detektory: scyntylacyjny z kryształem jodku sodu (NaI) oraz półprzewodnikowy germanowy wysokiej czystości (high-purity germanium, HPGe).