중성자탄(中性子彈, neutron bomb)은 핵무기의 일종으로, 공식적으로는 강화 방사능 무기(enhanced radiation weapon, ERW)로 분류된다. 폭발 시 발생하는 에너지 중 상대적으로 많은 부분을 고에너지 중성자 복사로 방출하도록 설계된 소형 열핵무기이다. 일반적인 핵분열성 무기가 폭발과 열, 그리고 방사선에 의해 피해를 입히는 것과 달리, 중성자탄은 폭발력과 충격파의 위력을 낮추는 대신 중성자 방사선의 비율을 극대화하여 생물체에 대한 살상 효과를 높이도록 고안되었다.
중성자탄은 핵융합 반응에서 생성된 자유 중성자가 폭탄 내부에서 흡수되는 대신 외부로 폭발적으로 방출되도록 이루어져 있다. 이를 위해 X선 거울이나 폭탄의 외피를 크로뮴이나 니켈로 제작하여 중성자가 무기 밖으로 빠져나올 수 있게 한다. 관통력이 뛰어난 중성자 방사선을 통해 장갑과 콘크리트를 관통하여 인명에 치명적인 영향을 미치면서도, 건물이나 기계 등 재산에 대한 직접적인 물리적 피해를 상대적으로 줄이는 것이 특징이다. 다만 폭발 지점 주변 환경에 단기간의 심각한 수준의 2차 방사능 오염을 유발한다는 점도 지적된다.
중성자탄은 로렌스 리버모어 국립연구소의 새뮤얼 T. 코헨(Samuel T. Cohen)에 의해 발명되었으며, 1974년 미국 핵 병기고에 처음 도입되었다. 냉전 시기에는 탄도탄 요격을 목적으로 한 반(反)미사일 전략 무기, 혹은 기갑 부대에 대한 전술 무기로 사용될 가능성이 검토되었다. 미국이 보유한 주요 중성자탄 계열 핵탄두로는 W70 및 W79 설계의 변종이 알려져 있다.
중성자탄은 폭발 순간 방출되는 강력한 전리 복사에 기반한 것으로, "강화 방사능"이라는 용어가 방사성 낙진의 강도를 의미하는 것은 아니다. 한편 일부에서는 중성자탄이 "사람만 죽이고 건물은 보존한다"는 널리 알려진 인식이 실제 효과와 다르다는 지적도 제기된다. 통상적인 효과 범위 내에서는 다수의 민간 건물이 파괴될 수 있으며, 대기 중에서 중성자 에너지가 급격히 감쇠하여 그 효율이 단거리에 국한된다는 점이 제한 요인으로 꼽힌다. 윤리적 논란과 기갑 부대에 대한 방어 기술의 발달 등을 이유로 중성자탄의 실제 전술적 운용은 제한적으로 이루어졌다.
