Wychwyt neutronu – reakcja jądrowa, w której jądro atomowe przyłącza neutron lub neutrony i formuje się nowe cięższe jądro. Z powodu braku ładunku elektrycznego neutrony mogą wnikać do jądra atomowego o wiele łatwiej niż dodatnio naładowane protony, które są odpychane elektrostatycznie.
Wychwyt neutronu odgrywa ważną rolę w procesie kosmicznej nukleosyntezy ciężkich pierwiastków. W gwiazdach może zachodzić na dwa sposoby: jako proces szybki (proces r) lub powolny (proces s). Jądra atomowe o liczbach masowych większych od 56 nie mogą być uformowane poprzez reakcje termojądrowe (np. przez fuzję jądrową), lecz mogą być tworzone właśnie przez wychwyt neutronu.