La thermalisation des neutrons est le ralentissement des neutrons par une suite de chocs avec les noyaux des atomes d'un modérateur. Un neutron thermalisé est dit neutron thermique ou neutron lent. Il a une énergie cinétique inférieure à 0,025eV et une vitesse inférieure à 2 190 m/s. On le distingue ainsi des neutrons dits neutrons rapides dont l'énergie est supérieure à 0,907 MeV et la vitesse supérieure à 13 170 km/s. Le spectre des énergies intermédiaires est dit épithermique.