Comme nous venons de le voir, l'énergie des photons émis par un noyau est bien définie : elle est égale à la différence d'énergie entre les niveaux considérés.
Le spectre d'énergie des photons est donc un spectre de raies. L'énergie des photons émis est caractéristique du noyau émetteur.
Les énergies et probabilités d'émission gamma sont répertoriées dans des tables pour tous les nucléides connus.
Exemple : Exemple de spectre en énergie d'émission gamma (spectre de raies théorique) :
Les photons gamma sont émis à des énergies bien définies, correspondant à des différences d'énergie entre différents états du noyau émetteur.
Dans cet exemple, on a mesuré des gammas émis à trois énergies différentes. L'échelle en énergie est donnée à titre indicatif et correspond à des énergies usuelles pour les émetteurs radioactifs naturels.