Neutronová bomba, také nazývaná vylepšená radiační hlavice, specializovaný typ jaderné zbraně, která by produkovala minimální výbuch a teplo, ale uvolňovala by velká množství smrtícího záření. Neutronová bomba je vlastně malá termonukleární bomba, ve které by několik kilogramů plutonia nebo uranu, zapálených konvenční výbušninou, sloužilo jako štěpný „spoušť“ k zapálení fúzního výbuchu v kapsli obsahující několik gramů deuteria a tritia. Bomba by mohla mít výtěžnost nebo výbušnou sílu, jen jeden kiloton, zlomek 15-kilotonové exploze, která zničila Hirošimu v Japonsku, v roce 1945. Jeho účinky výbuchu a tepla by byly omezeny na oblast jen několik set metrů v poloměru, ale v poněkud větším poloměru 1 000–2 000 metrů by fúzní reakce odhazovala silnou vlnu neutronového a gama záření. Vysokoenergetické neutrony, byť krátkodobé, by mohly proniknout do brnění nebo několika metrů Země a byly by velmi ničivé pro živou tkáň. Kvůli jeho destruktivitě na krátkou vzdálenost a neexistenci účinků na dlouhou vzdálenost může být neutronová bomba vysoce účinná proti tankovým a pěším formacím na bojišti, ale nemusí ohrozit blízká města nebo jiná populační centra. Mohlo by být vypuštěno na raketu krátkého doletu, vystřeleno z dělostřeleckého díla nebo případně doručeno malým letadlem.
Neutronová bomba byla koncipována ve Spojených státech v padesátých letech a poprvé testována v šedesátých letech. Na krátkou dobu v sedmdesátých letech byla na Sprintovu protibalistickou raketu (viz raketa Nike) nasazena vylepšená radiační hlavice s očekáváním, že puls vysoce energetických neutronů uvolněných explodující hlavicí inaktivuje nebo předčasně odpálí přicházející jadernou hlavici. Také během sedmdesátých let byla některá americká vojenská plánovači považována za neutronovou bombu, která má vhodný odstrašující účinek: odrazuje obrněnou pozemní invazi do západní Evropy vzbuzováním strachu z protiútoku neutronové bomby. Aspoň teoreticky by bránící země NATO mohla sankcionovat použití bomby k ničení posádek tanků Varšavské smlouvy, aniž by zničila vlastní města nebo ožila vlastní obyvatelstvo. Za tímto účelem byly postaveny vylepšené radiační hlavice pro střelbu krátkého dosahu a pro 200 mm (8 palců) dělostřeleckou střelu. Jiní vojenští stratégové však varovali, že umístění „čisté“ jaderné zbraně může pouze snížit práh pro uzavření úplné jaderné výměny, a některé civilní skupiny protestovaly proti samotné myšlence použití označení „čisté“ na zbraň, která zabila ozářením při šetrení majetku. Hlavice nebyly nikdy rozmístěny v Evropě a americká výroba skončila v 80. letech. V 90. letech, kdy došlo ke konfrontaci studené války, byly staženy jak raketové hlavice, tak i dělostřelecké granáty.
Jiné země testovaly neutronové bomby během sedmdesátých a osmdesátých let, včetně Sovětského svazu, Francie a Číny (ta druhá možná použila plány ukradené ze Spojených států).
