能級（energy level）理論最初是為了解釋原子核外電子運動軌道而發展起來的一種理論。它認為電子只能在特定的、分立的軌道上運動，各個軌道上的電子具有分立的能量，這些能量值即為能級。電子可以在不同的軌道間發生躍遷。電子吸收能量可以從低能級躍遷到高能級，從高能級躍遷到低能級則會輻射出光子，該光子通常稱為X射線。
而核能級（nuclear level）是在核外電子能級理論的基礎上，認為原子核也具有各種量子化的能量狀態。這些狀態反映了組成原子核的核子間的相互作用以及原子核多體系統的規律。認為除了穩定核的基態外，所有的核能級都是不穩定的。它們可以通過強相互作用發射核子、核子團或其他強子，也可以通過電磁作用發射γ光子或通過弱相互作用發射電子和中微子，並衰變到較低能態或鄰近核素的激發態或基態。
因此X射線和γ射線是有區別的。X射線是由於原子中的電子的兩個能級之間的躍遷而產生的光子，而γ射線是原子核的能級躍遷引起的。X射線和γ射線雖然其本質都是光子，但由於來源不同而具有不同的稱呼。
下圖 是Ni原子核的能級圖。通常用畫在最底下的一條橫線表示基態，而所有激發態都表示成基態之上的一條橫線。兩條橫線之間的距離和能級間的能量差成比例。某能級和基態之間的能量差稱為該能級的激發能。基態的激發能為零。通常橫線旁邊還會標註上該能級的激發能。例如Ni原子核的第一個能級的激發能是1.332MeV，第二個是2.158MeV，第三個是2.506MeV。兩條橫線之間的向下箭頭表示能級之間的躍遷，躍遷時釋放出來的γ射線的能量取決於兩個能級的激發能之差。例如Ni從第二級（2.158MeV）躍遷到基態時放出的γ射線的能量為2.158MeV，從第三級（2.506MeV）躍遷到第一級（1.332MeV）時放出的γ射線的能量為1.174MeV。
60Ni原子核的能級圖
60Ni原子核的能級圖