Gammastrahlen sind gefährlich, weil sie Zellschäden verursachen, die zu DNA-Schäden, Krebs und Strahlenkrankheit führen. Da Gammastrahlen eine so hochintensive, ionisierende Form der Strahlung sind, passieren sie normale Schutzvorrichtungen wie Haut, Kleidung, Folien und Schutzbrillen. Nur eine Abschirmung mit hoher Masse wie Blei kann sie stoppen.
Radioaktiver Zerfall, Blitzeinschläge und nukleare Explosionen emittieren Gammastrahlen. Sie treten auch bei medizinischen Eingriffen wie Röntgen- und Strahlentherapie auf. Während der Strahlenbehandlung von Krebs emittieren radioaktive Isotope Gammastrahlen in einem kontrollierten Bereich, um die Entwicklung von Krebstumoren zu stoppen. Eine Überexposition gegenüber gammastrahlenerzeugender Strahlung von Röntgenstrahlen, Teilchenbeschleunigern, Kernreaktoren oder Atomwaffen führt jedoch zur Strahlenkrankheit, auch bekannt als akutes Strahlensyndrom.
Die Menge und Dauer der Strahlenexposition bestimmt die Geschwindigkeit des Auftretens der Strahlenkrankheit und ihrer Symptome. Die Exposition gegenüber hohen Mengen an Gammastrahlung kann zur schnellen Entwicklung extremer Symptome mit anschließendem Tod führen, während eine ständige Exposition gegenüber geringeren Mengen ionisierender Strahlung die Symptome um Monate verzögern kann. Das hämatopoetische Syndrom ist durch einen Verlust von Blutzellen gekennzeichnet, der die Heilung konventioneller Wunden nach Traumata wie Bombenexplosionen erschwert. Gastrointestinale Syndrome verursachen Symptome wie Übelkeit, Erbrechen, Bauchschmerzen und Appetitverlust und führen oft zum Tod. Das neurovaskuläre Syndrom ist immer tödlich und tritt schnell auf und verursacht Kopfschmerzen, Schwindel und mangelnde Wahrnehmung der Umgebung. Selbst wenn die Gammastrahlen erzeugende Strahlung zu gering ist, um einen Todesfall herbeizuführen, kann dies zu strahlungsinduziertem Krebs führen.