Thermische Neutronen sind Neutronen, die eine Energie haben, die der Umgebungstemperatur entspricht. Sie werden in der Kern(reaktor)physik abgegrenzt zu den schnellen Neutronen, die sehr viel höhere Energien haben: Diese hohe Energie stammt aus der bei der Kernspaltung freigesetzten Bindungsenergie der Atomkerne.
In klassischen Kernreaktoren können nur langsame Neutronen von den Uran-235-Kernen absorbiert werden, um die Kernspaltungs-Kettenreaktion weiterzuführen – dazu werden die schnellen Neutronen durch den Moderator abgebremst.