Ο Τζέιμς Τσάντγουικ ανακάλυψε το νετρόνιο το 1932. Είναι ένα υποατομικό σωματίδιο χωρίς ηλεκτρικό φορτίο και με μάζα ελαφρώς μεγαλύτερη από ένα πρωτόνιο. Βρίσκεται στον πυρήνα δίπλα στα πρωτόνια. Ο αριθμός των νετρονίων καθορίζει το ισότοπο ενός στοιχείου. Ο Άνθρακας-12 έχει έξι νετρόνια. Ο Άνθρακας-14 έχει οκτώ. Το νετρόνιο είναι απαραίτητο για την πυρηνική σταθερότητα και τις πυρηνικές αντιδράσεις.

Τα νετρόνια δεν είναι σταθερά από μόνα τους. Ένα ελεύθερο νετρόνιο διασπάται σε περίπου 15 λεπτά σε ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντινετρίνο. Αυτή είναι η βήτα διάσπαση. Μέσα σε έναν σταθερό πυρήνα, τα νετρόνια είναι σταθερά επειδή η ισχυρή πυρηνική δύναμη τα συνδέει με τα πρωτόνια. Η ισορροπία πρωτονίων και νετρονίων καθορίζει εάν ένας πυρήνας είναι σταθερός ή ραδιενεργός. Πάρα πολλά ή πολύ λίγα νετρόνια οδηγούν σε διάσπαση.

Τα νετρόνια χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές. Η σκέδαση νετρονίων αποκαλύπτει τη δομή των υλικών, ειδικά εκείνων που περιέχουν υδρογόνο. Η ανάλυση ενεργοποίησης νετρονίων αναγνωρίζει ιχνοστοιχεία. Η θεραπεία με νετρόνια αντιμετωπίζει ορισμένους καρκίνους. Οι βόμβες νετρονίων είναι ένας τύπος πυρηνικού όπλου που έχει σχεδιαστεί για να απελευθερώνει θανατηφόρα ακτινοβολία νετρονίων. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούν νετρόνια για να διατηρήσουν αλυσιδωτές αντιδράσεις σχάσης.

Το νετρόνιο είναι ένα βαρυόνιο, φτιαγμένο από τρία κουάρκ: ένα άνω κουάρκ και δύο κάτω κουάρκ. Η μαγνητική του ροπή είναι μη μηδενική, κάτι που αποτέλεσε έκπληξη όταν μετρήθηκε. Το νετρόνιο δεν είναι ένα θεμελιώδες σωματίδιο, αλλά είναι ένα θεμελιώδες δομικό στοιχείο της ύλης.