宇宙のある一点から、突然大量のγ線が爆発的に放出される現象。数秒から数分間続き、その後静かになる。
これは冷戦時代の1967(昭和42)年、アメリカが他国の核実験によるγ線を捉えるために幾つかの衛星にγ線検出器を載せたところ、地上ではなく、空のあらぬ方向からγ線の爆発が検出されたことから明らかとなった。
非常に強力な爆発現象であると考えられているが、その正体は謎が多い。γ線バーストのエネルギーは銀河系の全恒星が1年間に出すエネルギーより大きく、それが僅か数秒から数分で放出される。こうして爆発した天体はブラックホールになると考えられている。こういった爆発は、宇宙全体で毎日1回程度起こっている。
正体について現時点で最も有力なのは、大質量の天体が重力崩壊を起こしてブラックホールとなる際に高エネルギーのジェットが放出され、そのジェットによって作られる衝撃波がγ線バーストであるとする説である。
LBV時代に安定して爆発を起こさず、ウォルフ・ライエ星にならなかった天体だけがγ線バーストを起こすとする説もあり、そうだとすると星の外層部に重元素が少ないほど星は安定するので、γ線バーストが遠い初期宇宙に多い理由の説明にもなるとされる。
γ線バーストは "GRB" に続けて年月日の6桁の数値をつけて命名される。