Wychwyt neutronu – reakcja jądrowa, w której jądro atomowe przyłącza neutron lub neutrony i formuje się nowe cięższe jądro. Z powodu braku ładunku elektrycznego neutrony mogą wnikać do jądra atomowego o wiele łatwiej niż dodatnio naładowane protony, które są odpychane elektrostatycznie.
Wychwyt neutronu odgrywa ważną rolę w procesie kosmicznej nukleosyntezy ciężkich pierwiastków. W gwiazdach może zachodzić na dwa sposoby: jako proces szybki (proces r) lub powolny (proces s). Jądra atomowe o liczbach masowych większych od 56 nie mogą być uformowane poprzez reakcje termojądrowe (np. przez fuzję jądrową), lecz mogą być tworzone właśnie przez wychwyt neutronu.
Wychwyt neutronu przy małym strumieniu neutronów thumb|Schemat rozpadu 196Au
W przypadku relatywnie małego strumienia neutronów, jaki występuje np. w reaktorze jądrowym, jądro atomowe wychwytuje pojedynczy neutron. Dla przykładu naturalne złoto (izotop 197Au), poddane działaniu strumienia neutronów i wychwycie jednego z nich, tworzy izotop 198Au w wysokowzbudzonym stanie energetycznym. Dalej następuje szybkie przejście do stanu podstawowego 198Au poprzez emisję nadwyżki energii w formie kwantu promieniowania gamma. W tym procesie liczba masowa (liczba nukleonów w jądrze - suma liczby protonów i neutronów) zwiększa się o 1.