Evrenin en şiddetli olayları, nötron yıldızı birleşmeleri, kara delik jetleri, süpernova patlamaları, kendilerini yüksek enerjili fotonlarla duyurur. X-ışını gama teleskop yüksek enerji astronomi alanında bu iki araç, evreni en aşırı haliyle gözlemlemek için tasarlanmıştır. X-ışını teleskopları, 0,1 ila 100 kiloelektronvolt enerji aralığındaki fotonları algılar. Bu ışınlar Dünya atmosferi tarafından tutulduğundan X-ışını teleskopları yalnızca uzayda çalışabilir. Foton enerjisi görünür ışığın binlerce katına ulaştığından normal yansıtıcı ayna X-ışınlarını toplayamaz; bunun yerine grazing incidence (çok düşük açıyla yansıtma) tekniği kullanılır. X-ışını gama teleskop yüksek enerji astronomi bağlamında X-ışını teleskopları sıcak gaz, akrete eden kara delikler ve nötron yıldızları için temel araçtır. Gama ışını teleskopları ise çok daha yüksek enerji aralığında çalışır; MeV'den TeV mertebesine kadar uzanan bu aralık en yüksek enerjili olayları gözlemler. Foton enerjisi bu denli yüksek olduğunda normal optik yöntemler tamamen işe yaramaz; bunun yerine çift üretimi (pair production) ya da Çerenkov radyasyonu gibi farklı fiziksel süreçler algılama mekanizması olarak kullanılır. Uzay tabanlı dedektörler (Fermi-LAT gibi) ve yerden gözlem için atmosferik Çerenkov teleskopları (HESS, MAGIC, CTA) bu alanda öne çıkar. X-ışını gama teleskop yüksek enerji astronomi karşılaştırmasında örtüşen ama ayrışan hedefler göze çarpar. Her iki araç da aktif galaktik çekirdekleri (AGN), gama-ışın patlamaları (GRB) ve nötron yıldızlarını inceler. Ancak enerji aralığı ve algılama mekanizması, hangi fiziksel sürecin görünür kılındığını belirler. Gama ışını astronomisinin en heyecan verici hedefleri arasında GRB'ler vardır; saniyeler ile dakikalar içinde tüm gözlemlenebilir evreni aşabilecek ışıklılıkta parlayan bu olaylar, nötron yıldızı birleşmeleri ya da büyük yıldız çöküşleriyle ilişkilendirilir. X-ışını gözlemleri ise bu olayların artık parlamasını ve uzun vadeli davranışını takip eder. Bu iki araç, çok-haberci astronomi programlarının (gravitasyonel dalga + elektromanyetik eşleşme) kritik bileşenlerini oluşturur.