La captura neutrónica o captura térmica es un tipo de reacción nuclear en la que un neutrón libre colisiona con un núcleo atómico sin producir fisión, de suerte que se combinan para formar un núcleo más pesado.

Cuando el neutrón es capturado por el núcleo suele liberar inmediatamente el exceso de energía mediante un evento de decaimiento Gamma; además, el nuevo núcleo puede sufrir una desintegración beta para conseguir mayor estabilidad.

Los neutrones se acumulan, creando nuevos isótopos hasta llegar a la región donde la masa atómica es 270 (zona del rutherfordio - darmstadtio), donde experimentan fisiones espontáneas debido a la inestabilidad del núcleo formado.

Este proceso es relevante en la nucleosíntesis estelar debido a la gran cantidad de neutrones libres presentes.

Esta aproximación es, como su propio nombre indica, solamente válida localmente, para isótopos de masas parecidas.

El ciclo que pone fin al proceso-s es: Es entonces cuando el 206Pb captura tres neutrones dando 209Pb, el cual a su vez se desintegra emitiendo un electrón resultando 209Bi, reanudándose el proceso.

Si un núcleo es bombardeado con neutrones, posee una probabilidad determinada de incorporarlo a su composición.

Esa probabilidad está dada por una cantidad llamada sección eficaz de absorción.

Esto hace que sea un proceso tecnológico muy útil en campos como la minería o la seguridad.