γ射线谱学（gamma spectroscopy; gamma-ray spectroscopy），理学-化学-放射化学与核化学-核化学-原子核，核工业、地球化学探测和天体物理学等领域中的一种定量研究γ射线源的能谱学。是原子核物理学的一个分支。γ放射源产生的γ射线具有不同的能量和强度。对γ谱的详细分析通常用来确定γ源中γ发射体的身份和数量，是放射分析的一个重要工具。与γ射线谱学意义相近的是γ射线能谱法（gamma-ray spectrometry）。二者的区别是：γ射线谱学研究γ射线的产生、与物质的相互作用及γ射线能谱在研究核结构及核反应中的应用。γ射线能谱法主要研究测量γ射线能谱的探测元件、实验装置、解谱方法及在科学、工业和医学中的应用。不过在很多情况下人们对二者不加区分。