Sự tương tác của neutron với vật chất chủ yếu là tương tác với hạt nhân nguyên tử. Khi neutron va chạm với hạt nhân thường xảy ra các quá trình tán xạ đàn hồi, tán xạ không đàn hồi và phản ứng hạt nhân. Để xem xét sự tương tác của neutron với vật chất, người ta chia các neutron theo năng lượng của chúng, thành các neutron nhiệt (năng lượng neutron En từ 0 đến 0.5eV), các neutron trên nhiệt (En từ 0.5eV đến 10keV), các neutron nhanh (En từ 10keV đến 10MeV) và các neutron rất nhanh (En lớn hơn 10MeV). Tương tác của neutron với hạt nhân phụ thuộc rất mạnh vào năng lượng của nó. Tất cả các neutron khi sinh ra đều là neutron nhanh. Các neutron nhanh mất năng lượng khi va chạm đàn hồi với các hạt nhân môi trường trở thành neutron nhiệt hoặc trên nhiệt và cuối cùng bị hấp thụ trong môi trường. Có nhiều loại phản ứng của neutron với vật chất nhưng từ quan điểm an toàn bức xạ, các tương tác chính của neutron được quan tâm là quá trình tán xạ đàn hồi và quá trình neutron sinh ra các photon hay các hạt khác.