Ce sont des ondes électromagnétiques, au même titre que la lumière, les rayons infrarouge ou ultraviolet. Leur longueur d'onde est toutefois légèrement inférieure et sont donc plus énergétiques.
Le rayonnement transfert l'intégralité de l'énergie aux électrons liés aux molécules des produits, créant ainsi des radicaux hautement réactifs. C'est pour cela que l'on parle de rayonnement ionisant. Ces radicaux libres endommagent alors l'ADN des micro-organismes qui ne peuvent plus se reproduire et sont détruits. Le produit traité par rayon est donc stérile.
Étant donné que le rayonnement gamma ne touche que la couche électronique de la molécule, il est impossible du point de vue physique que le produit exposé aux rayonnements soit lui-même radioactif.
L'énergie absorbée au cours du rayonnement est mesurée en kilogray (kGy). Cette énergie absorbée, mesurée à l'aide d'un dosimètre, dépend de plusieurs facteurs : notamment la durée d'exposition, le dosage du rayonnement, la densité du matériau et la taille de l'emballage. Cette mesure permet de garantir que chaque produit est exposé en fonction de la dose de rayonnement prescrite.