米国の核実験探知衛星 「Vela」が発見したガンマ線の突発現象。秒程度から数時間にわたってガンマ線がバースト的に放出され、その後数日間にわたりアフターグロー(残光)が観測されることもある。英語のgamma-ray burstを略してGRBとも呼ばれる。個々のガンマ線バーストは、GRBの後に発生時刻の西暦下2桁、月、日の6桁の数値をつけた名前で呼ばれる（例 GRB 970228）。同じ日に複数発生したときはA, B, C, ...とつける。ガンマ線バーストの継続時間の分布は長いものと短いものの二山分布になるため、継続時間2秒程度を境に、ロングガンマ線バースト、ショートガンマ線バーストと呼ぶことがある。

X線のアフターグローの観測からガンマ線バーストが天の川銀河（銀河系）外の現象であることが判明し、宇宙最大のエネルギーが解放される現象であることが判明した。ロングガンマ線バーストはIc型超新星爆発（通常の大質量星の爆発と異なり、爆発の前に水素やヘリウムの外層を吹き飛ばした恒星が起こしたもの）と考えられる。このタイプで星が非常に重い場合には極超新星爆発（ハイパーノバ）を起こすが、それと関連していることが確実視されるようになった。中心のブラックホールあるいは中性子星から放出されるジェットが星を突き破ってガンマ線バーストを起こすコラプサーモデルが支持されている。

一方ショートガンマ線バーストは、二重中性子星連星が合体して生じた重力波がLIGOとVIRGOによって検出されてキロノバが出現したときに発生したことが確認されたので、このような現象に伴うものと考えられている。

マルチメッセンジャー天文学、突発天体も参照。