Elektromagnetische golf waarvan de energie voldoende is om ionisatie te veroorzaken. Dit houdt in dat de energie voldoende is om een elektron uit een atoom vrij te maken. Blootstelling van DNA, eiwitten en andere biologische moleculen aan ioniserende straling kan zowel rechtstreeks als indirect beschadiging van deze moleculen veroorzaken door vorming van hoog reactieve vrije radicalen.
Elektromagnetische golven die voor radiocommunicatie (radiogolven) worden gebruikt en zichtbaar licht hebben niet voldoende energie om te ioniseren. Deze worden dan ook niet-ioniserende straling genoemd. Ioniserende straling heeft een frequentie van ongeveer 3 × 1015 Hz of hoger.
Voorbeelden van ioniserende straling zijn röntgenstraling en radio-actieve straling.