伽马刀主要由伽马射线组成。

伽马射线，又称伽马粒子流，是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线，是波长短于0.2埃的电磁波。伽马射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制，伽马射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。