電波からX線にかけての放射は熱的な放射が主であるのに対し、 ガンマ線は非熱的な機構でしか放出されません。 このような機構には高エネルギーまで加速された電子や陽子が 必要で、粒子を高いエネルギーまで加速するような激しい活動を 行っている天体のみがガンマ線天体になり得ます。 銀河内の天体では、超新星残骸やパルサーおよびパルサー星雲など、 銀河系外の天体では活動銀河核などがガンマ線天体として 見つかっていますが、まだ未知のタイプの天体も期待されています。 また、宇宙の暗黒物質由来のガンマ線の可能性も指摘されています。
