Nach der Entdeckung der Neutronen gab es erste kleine Neutronenquellen, mit denen Wissenschaftler experimentierten. Auch Otto Hahn nutzte die Kombination aus einem radioaktiven Alphastrahler mit Beryllium, um Neutronen zu gewinnen. Hahn ließ die freien Neutronen auf das schwere Element Uran treffen. Er hoffte, dass durch den Einfang der Neutronen noch schwerere Atomkerne entstehen würden. Stattdessen fand er im Jahr 1939 Atomkerne mit mittleren Massen.

Die einzige logische Erklärung dafür lieferte Lise Meitner, Kernphysikerin und Kollegin von Otto Hahn: Die Urankerne waren durch den Einfang der Neutronen nicht wie erwartet schwerer geworden, sondern in kleinere Kerne zerbrochen. Die Kernspaltung durch Neutronen war entdeckt. Otto Hahn erhielt hierfür 1944 den Nobelpreis für Chemie.

Bei der Spaltung von Uran mit der Massenzahl 235 entstehen zwei mittelschwere Atomkerne. Dabei werden zwei bis drei schnelle, energiereiche Neutronen freigesetzt, die z.B. im Kühlwasser abgebremst werden. Die abgebremsten Neutronen können ihrerseits weitere Urankerne in einer Kettenreaktion spalten. 

Freie Neutronen können alternativ auch durch Spallation erzeugt werden. Dabei wird mit beschleunigten Teilchen (üblicherweise Protonen) auf Kerne geschossen, die zerfallen und dabei Neutronen freisetzen.