I raggi gamma sono pericolosi perché causano danni cellulari che portano a danni al DNA, cancro e malattie da radiazioni. Poiché i raggi gamma sono una forma di radiazione ionizzante ad alta intensità, passano attraverso normali protezioni, come pelle, vestiti, lamina e occhiali protettivi. Solo schermature di massa elevata, come il piombo, possono fermarle.
Il decadimento radioattivo, i fulmini e le esplosioni nucleari emettono raggi gamma. Si verificano anche durante le procedure mediche, come i raggi X e la radioterapia. Durante il trattamento con radiazioni per il cancro, gli isotopi radioattivi emettono raggi gamma in un'area controllata per arrestare lo sviluppo di tumori cancerosi. Tuttavia, la sovraesposizione alle radiazioni che producono raggi gamma da raggi X, acceleratori di particelle, reattori nucleari o armi nucleari causa malattie da radiazioni, note anche come sindrome da radiazioni acute.
La quantità e la durata dell'esposizione alle radiazioni determinano la rapidità dell'inizio della malattia da radiazioni e i suoi sintomi. L'esposizione a elevate quantità di radiazioni gamma può causare il rapido sviluppo di sintomi estremi, seguito dalla morte, mentre un'esposizione costante a quantità inferiori di radiazioni ionizzanti può ritardare i sintomi per mesi. La sindrome ematopoietica è caratterizzata da una perdita di cellule del sangue, che complica la guarigione delle ferite convenzionali dopo i traumi, come le esplosioni di bombe. La sindrome gastrointestinale causa sintomi quali nausea, vomito, dolore addominale e perdita di appetito ed è spesso seguita dalla morte. La sindrome neurovascolare è sempre fatale e si verifica rapidamente, causando mal di testa, vertigini e mancanza di consapevolezza dell'ambiente circostante. Anche quando la radiazione che produce raggi gamma è troppo bassa per indurre la fatalità, può portare a un cancro indotto da radiazioni.