中子探測是對進入位置良好的探測器的中子進行有效探測。有效的中子探測有兩個關鍵方面：硬件和軟件。檢測硬件是指使用的中子檢測器類型（當今最常見的是閃爍檢測器）和檢測設置中使用的電子設備。此外，硬件設置還定義了關鍵的實驗參數，如源探測器距離、立體角和探測器屏蔽。檢測軟件由執行諸如圖形分析等任務的分析工具組成，以測量撞擊探測器的中子的數量和能量。

氣體比例探測器可用于探測中子。雖然中子通常不會引起電離，但添加具有高中子截面的核素可使探測器對中子做出響應。通常用于此目的的核素是氦3、鋰6、硼10和鈾235。由于這些材料最有可能與熱中子（即，與周圍環境達到平衡的中子）發生反應，因此它們通常被慢化材料包圍以降低它們的能量并增加檢測的可能性。

通常需要進一步改進以將中子信號與其他類型輻射的影響區分開來。由于熱中子的能量相對較低，帶電粒子反應是離散的（即，基本上是單能的并且位于能量的窄帶寬內）而其他反應（例如伽馬反應）將跨越很寬的能量范圍，因此可以區分來源。

作為一類，氣體電離探測器測量中子的數量（計數率），而不是能量。

氦的同位素3He提供了一種有效的中子探測器材料，因為3He通過吸收熱中子發生反應，產生1H和3H離子。它對伽馬射線的敏感性可以忽略不計，提供了一個非常有用的中子探測器。不幸的是，3He的供應僅限于作為氚衰變的副產品生產（其半衰期為12.3年）；氚要么作為武器計劃的一部分作為核武器的助推器生產，要么作為反應堆運行的副產品生產。

由于元素硼不是氣態，含有硼的中子探測器可以交替使用富含96%硼10（天然硼為20%10B，80%11B）的三氟化硼(BF3)。三氟化硼具有劇毒。該探測器的靈敏度約為35-40CPS/nv，而內襯硼的靈敏度約為4CPS/nv。這是因為在硼襯里中，n與硼反應并因此在層內產生離子對。因此產生的帶電粒子（阿爾法和鋰）會在該層內失去一些能量。低能帶電粒子無法到達電離室的氣體環境。因此，氣體中產生的電離次數也較少。

而在BF3氣體中，N與氣體中的B發生反應。充滿活力的Alpha和Li能夠產生更多的電離并產生更多的脈沖。

或者，硼襯里充氣正比計數器的反應與BF3充氣正比探測器相似，不同之處在于壁涂有10B。在這種設計中，由于反應發生在表面上，因此只有一個兩個粒子將逃逸到正比計數器中。

閃爍中子探測器包括液體有機閃爍體、晶體、塑料、玻璃和閃爍纖維。

中子探測用于不同的目的。每個應用對檢測系統都有不同的要求。

• 反應堆儀表：由于反應堆功率基本上與中子通量成線性比例，中子探測器為核電和研究反應堆中的功率提供了重要的衡量標準。沸水反應堆可能有幾十個中子探測器，每個燃料組件一個。熱譜核反應堆中使用的大多數中子探測器都經過優化以探測熱中子。
• 等離子體物理：中子探測用于聚變等離子體物理實驗，如JET。例如，從等離子體中檢測到的中子速率可以提供有關離子溫度的信息。
• 粒子物理學：中子檢測已被提議作為一種增強中微子檢測器的方法。
• 材料科學：彈性和非彈性中子散射使實驗者能夠表征從?ngstr?ms到約1微米尺度的材料形態。
• 輻射安全：中子輻射是與中子源、太空旅行、加速器和核反應堆相關的危險。用于輻射安全的中子探測器必須考慮相對生物有效性（即中子造成的損害隨能量變化的方式）。
• 宇宙射線探測：二次中子是宇宙射線在地球大氣層中產生的粒子簇射的一個組成部分。專用的地面中子探測器，即中子監測器，用于監測宇宙射線通量的變化。
• 特殊核材料檢測：特殊核材料(SNM)，如鈾233和钚239通過自發裂變衰變，產生中子。中子探測器可用于監測商業中的SNM。