Phát xạ neutron là một loại phân rã phóng xạ của các hạt nhân nguyên tử có chứa neutron dư thừa, trong đó một neutron chỉ đơn giản là bị đẩy ra khỏi hạt nhân. Phát xạ neutron là một trong những cách một hạt nhân dư neutron đạt đến sự ổn định của nó . Một nguyên tử là không ổn định, do đó có tính phóng xạ, khi các lực trong hạt nhân là không cân bằng. Sự bất ổn của hạt nhân là kết quả của các hạt nhân có dư neutron hoặc proton. Hai ví dụ của đồng vị phát xạ neutron là berylli-13 (có kỳ sống trung bình 2.7 × 10−21 s), và heli-5 (7 × 10−22 s), ví dụ phản ứng của 5He là:
5 He →
4 He + 1 n {\displaystyle ^{5}{\hbox{He}}\;\rightarrow \;{}^{4}{\hbox{He}}\;+\;^{1}{\hbox{n}}}
Do chỉ mất một neutron nên hạt nhân không thay đổi về nguyên tố mà chỉ thay đổi đồng vị.