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.

La principal condición para que los neutrones sean capturados es que deben moverse tanto estos como los núcleos blanco a velocidades parecidas, es decir, deben tener temperaturas similares.

Un neutrón libre a una velocidad relativamente baja es una partícula inestable, con una vida media de 15 minutos, así que el proceso de captura neutrónica está condicionado por esta circunstancia. 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.