Compton Gamma Ray Observatory je vesoljski teleskop, zasnovan za sprejemanje gama žarkov, zelo visokoenergijskega in kratkovalovnega elektromagnetnega sevanja, ki nastane pri interakcijah subatomskih delcev, kot sta anihilacija elektrona in pozitrona in radioaktivni razpad. Observatorij Compton Gamma Ray je bil zagnan 5. aprila 1991 kot del NASA-inega programa Great Observatory. Compton je bil drugi od velikih observatorijev, ki so bili izstreljeni, po vesoljskem teleskopu Hubble in pred rentgenskim observatorijem Chandra in vesoljskim teleskopom Spitzter.
Na žalost je leta 2000 eden od Comptonovih žiroskopov odpovedal in plovilo je bilo treba umakniti iz orbite, kar je povzročilo nekaj sporov. Compton, ki je bil izstreljen na Space Shuttle Atlantis, je bil takrat najtežji tovor, ki je bil kdaj izstreljen, saj je tehtal 17,000 kg (37,500 lb).
Compton je uporabljal scintilatorje za beleženje vhodnih žarkov gama, ki so se sproščali v velikih količinah med astronomskimi dogodki, imenovanimi izbruhi žarkov gama, skrivnostni pojavi, ki se pojavljajo v navidez naključnih območjih globokega vesolja, oddaljenih milijarde svetlobnih let. Izbruhi žarkov gama so zelo kratki, trajajo le od milisekund do minut, vendar lahko v tem času sprostijo več energije kot celotna galaksija. Trenutna teorija je, da izbruhi žarkov gama nastanejo, ko se protogalaksije sesedejo v supermasivne črne luknje, pri čemer material galaksije sprosti svojo gravitacijsko potencialno energijo kot elektromagnetno sevanje.
Observatorij Compton Gamma Ray je znan po odkritju pojava, znanega kot mehki ponavljalniki gama, podobnih izbruhom žarkov gama, vendar z manjšo intenzivnostjo in ciklično. Trenutna teorija je, da so mehki repetitorji gama magnetarji, vrsta nevtronske zvezde z močnim magnetnim poljem. Ti predmeti sproščajo curke žarkov gama s severnega in južnega pola. Ko eden od teh polov kaže na Zemljo, lovimo gama žarke.
Leta 1994 je Compton odkril nov kopenski vir gama žarkov – grmenje oblake. V času svoje službe je Compton opravil tudi raziskavo pulsarjev in ostankov supernove.