輻射滅菌是利用電磁輻射產生的電磁波殺死大多數物質上的微生物的一種有效方法。用於滅菌的電磁波有微波、紫外線（UV）、X射線和γ射線等。它們都能通過特定的方式控制微生物生長或殺死微生物。例如微波可以通過熱產生殺死微生物的作用；紫外線使DNA分子中相鄰的嘧啶形成嘧啶二聚體，抑制DNA複製與轉錄等功能，殺死微生物；X射線和γ射線能使其它物質氧化或產生自由基（OH·H）再作用於生物分子，或者直接作用於生物分子，打斷氫鍵、使雙鍵氧化、破壞環狀結構或使某些分子聚合等方式，破壞和改變生物大分子的結構，從而抑制或殺死微生物。即使可見光在長時間照射後，也能損害微生物或殺死它們，因為所有光合生物含有葉綠素（或細菌葉綠素）、細胞色素、黃素蛋白等光敏感色素，它吸收光能變成激發態或被活化，並將吸收的能量轉移到氧，產生氧自由基作用於細胞，導致機體突變或死亡。輻射滅菌的效果受其它因子制約，例如光可使嘧啶二聚體解體，降低紫外線作用效果，氧可提高X射線或γ射線作用效果等。
實行輻射滅菌的裝置包括微波爐、紫外光燈、陰極射線管、X射線發生器、放射性核素等。商業上用於大量物品滅菌使用的放射性源是鈷-60和銫-137，它們發射出γ射線，相對而言比較廉價。輻射滅菌用途很廣，例如醫療器械和用具（如注射器燈）、食品、實驗室的許多塑膠製品和多種培養基都是用這種方法滅菌。
