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. Khi chùm hẹp các hạt neutron đi qua môi trường, cũng giống như tia gamma, cường độ chùm tia cũng giảm đi theo hàm số mũ. Ở đây thay cho việc sử dụng hệ số hấp thụ tuyến tính hay hệ số hấp thụ khối người ta dùng tiết diện vĩ mô =N, trong đó:  là tiết diện hấp thụ vi mô của môi trường; N là số các hạt nhân hấp thụ của môi trường trong 1cm3 . Khi đó cường độ chùm neutron I sau bản hấp thụ dày t liên hệ với cường độ chùm neutron I0 trước bản hấp thụ như sau: