Nevtronsko sevanje je oblika ionizirajočega sevanja, ki ga najpogosteje najdemo v jedrskih reaktorjih in jedrskih bombah. Sestavljen je iz nevtronov, nevtralnih subatomskih delcev, ki skupaj s protoni sestavljajo jedro atomov. Nevtrone najdemo v vseh elementarnih jedrih, razen v vodiku. Nevtronsko sevanje predstavlja tveganje za zdravje in velja za četrto glavno vrsto sevanja za delci alfa, beta in gama žarki.
Nevtronsko sevanje in sam nevtron sta bila odkrita v zgodnjih tridesetih letih prejšnjega stoletja s poskusi, ki so jih izvedli James Chadwick, Walter Bothe, Herbert Becker in drugi. Sevanje je bilo sproščeno z bombardiranjem kovinskega berilija z alfa delci. Chadwickovo skrbno delo pri dokazovanju obstoja nevtrona mu je leta 1930 prineslo Nobelovo nagrado za fiziko.
Najbolj znana vloga nevtronskega sevanja v svetovni zgodovini izhaja iz leta 1942, ko je bil pod stadionom Univerze v Chicagu zgrajen prvi jedrski reaktor na svetu Chicago Pile-1. Znanstveniki so teoretizirali, da bi se energija sprostila z bombardiranjem nestabilnih uranovih jeder z nevtroni. Poleg tega bi se lahko z razpadom (cepljenjem) teh uranovih jeder sprožila samovzdržna verižna reakcija. Končna oblika tega je jedrska bomba, kjer izjemno hitro zaporedje jedrskih reakcij povzroči sproščanje znatne količine jedrske energije v jedru obogatenega urana, ki je dovolj, da raznese cela mesta. Pred zgodnjimi štiridesetimi leti 1940. stoletja si je le malo znanstvenikov, da ne omenjamo splošne javnosti, sploh lahko predstavljalo tako močan eksploziv ali vir energije.
Nevtronsko sevanje je nagnjeno k temu, da ga jedra njegovega tarčnega materiala absorbirajo in ga spremenijo v radioaktivnega. Večina radioaktivnega materiala, ki nastane med eksplozijo jedrske bombe, nastane na ta način. Ko so ljudje izpostavljeni preveliki količini nevtronskega sevanja, lahko meso dejansko postane radioaktivno, kar nesrečnika hitro ubije. To je načelo nevtronske bombe, orožja, zasnovanega za sproščanje ogromnih količin nevtronskega sevanja s sorazmerno malo toplote ali svetlobe. Nevtronska bomba je jedrski eksploziv, ki ubija ljudi in živali, vendar pušča strukture nedotaknjene.