Neutronstrålning är en form av joniserande strålning som oftast finns i kärnreaktorer och kärnvapenbomber. Den består av neutroner, neutrala subatomära partiklar som utgör kärnan av atomer tillsammans med protoner. Neutroner finns i alla elementära kärnor utom väte. Neutronstrålning är en hälsorisk och anses vara den fjärde stora typen av strålning efter alfapartiklar, beta-partiklar och gammastrålar.
Neutronstrålning, och själva neutronen, upptäcktes i början av 1930-talet genom experiment utförda av James Chadwick, Walter Bothe, Herbert Becker och andra. Strålningen frigjordes genom att metallen beryllium bombades med alfapartiklar. Chadwicks noggranna arbete med att bevisa neutronens existens gav honom 1935 års Nobelpris i fysik.
Den mest kända rollen av neutronstrålning i världshistorien kommer från 1942, då världens första kärnreaktor, Chicago Pile-1, byggdes under University of Chicagos stadion. Forskare hade teoretiserat att energi skulle frigöras genom att bombardera de instabila urankärnorna med neutroner. Dessutom, genom att bryta isär (klyvning) dessa urankärnor, kan en självuppehållande kedjereaktion initieras. Den ultimata formen av detta är en kärnvapenbomb, där en extremt snabb sekvens av kärnreaktioner orsakar frigörandet av en betydande mängd av kärnenergin i en kärna av anrikat uran, tillräckligt för att blåsa bort hela städer. Före det tidiga 1940-talet kunde få forskare, för att inte tala om allmänheten, möjligen ha föreställt sig en så kraftfull explosiv eller energikälla.
Neutronstrålning har en tendens att absorberas av kärnorna i dess målmaterial, vilket gör det radioaktivt. Det mesta av det radioaktiva materialet som produceras under explosionen av en kärnvapenbomb skapas på detta sätt. När människor utsätts för för mycket neutronstrålning kan det faktiskt göra köttet radioaktivt, vilket snabbt dödar den olyckliga personen. Detta är principen bakom neutronbomben, ett vapen designat för att släppa ut enorma mängder neutronstrålning med jämförelsevis lite värme eller ljus. Neutronbomben är ett kärnsprängämne som dödar människor och djur men lämnar strukturer intakta.