作为一种强辐射弹，中子弹是靠其强大的核辐射效应达到其杀伤效果的。早期核辐射具有很强的穿透能力，它可以穿透上千米厚的空气层，它可以穿透人体，可以穿透相当厚的物质层。
根据人们多年来对中子弹的试验和研究，假定当量为1000吨的中子弹作用于暴露的人员身上，那么，中子弹的杀伤效应有如下标准：距爆心900米处――吸收的剂量为8000拉德，能使体力工作人员即刻永久失能；
距爆心1400米处――吸收剂量为650拉德，会造成后期死亡。
中子弹是一种以高能中子辐射为主要杀伤因素的强辐射战术核子武器，实际上它是一种靠微型原子弹引爆的超小型氢弹。
它的弹体由上、下两个部分组成，上部是一个微型原子弹扳机，其中心是一个引爆中子弹用的微型原子弹（只有几百吨的TNT当量），用钚239做为核原料，因为钚比铀原料能释放更多的中子，可使中子弹达到小型化，下部中心是核聚变的心脏部分，称为储氚器。
内部装有氘氚的混合物，外围是聚苯乙烯，中子弹的外层用铍反射层包着，而没有一般氢弹所有的铀-238外壳，这样子高能中子便可自由逸出，同时放射性污染的范围相对也比较小。
引爆时弹体上部的高能炸药最先引爆，给予中心钚球巨大压力，使钚的密度剧烈增加，当受压的钚球达到超临界状态时就会爆炸（裂变），产生强γ射线、χ射线和超高压，以光速传播，弹体下部的高密度聚苯乙烯吸收了强γ射线和χ射线后，会很快的变成高能等离子体。
使储氚器里的含氘氚混合物承受超高温高压，引起氘和氚的聚变反应，从而释放出大量的高能中子，这些高能中子到达弹体外部的铍反射层后，会立即反射回来，并产生铍的增殖效应。
即一个高能中子击中铍核后，会产生一个以上的中子，从而有利于氘和氚发生更完全的聚变反应，铍的这种增殖效应，使得中子弹的体积大为缩小，一般直径只有200毫米，弹长560毫米，中子弹的爆炸能由聚变反应产生，并主要以中子流的形式向四周释放。
在其爆炸过程中，中子流的能量占总能量的80%左右，因此核污染较小，杀伤剂量较大。
爆炸释放的能量低：当核武的当量增大到一定程度时，冲击波、光辐射的破坏半径就必定会大于核辐射的杀伤半径，所以中子弹的当量不可能太大。
正是因为中子弹爆炸时释放的能量比较低，它可以作为战术核武应用于战场上，也正因为如此，中子弹才比其它核子武器具有更大的实用价值。
放射性污染小、持续时间短：由于引爆中子弹用的原子弹的裂变当量很小，所以中子弹爆炸后造成的放射性污染也很小，据报导美国研制的中子炮弹和中子弹头，其聚变当量约占50%到75%。
因此中子弹爆炸时只有少量的放射性沉降物，在一般的情况下，经过数小时到一天的时间，中子弹爆炸中心地区的放射性污染就已经大量消散，人员即可进入并占领该地区。
作为一种强辐射弹，中子弹是靠其强大的核辐射效应达到其杀伤效果，中子弹的体积虽然不大，威力却相当惊人，它能够产生致命的中子雨，用强烈的中子辐射杀伤战场上的生命体。
以一枚千吨级TNT当量的中子弹来说，其核辐射对人的瞬间杀伤半径可达800米，但其冲击波对建筑物的破坏半径只有300到400米，因此一方面它可瞬间摧毁敌方人员。
另一方面又可使战区建筑物和设施的破坏降至最低，据试验，一颗1000吨TNT当量的中子弹在旷野爆炸后，在距离爆炸中心900米处，中子辐射剂量可达8000拉德。
它能贯穿厚度为20～30厘米的坦克装甲或50厘米的钢筋混凝土堡垒，杀伤其中的人员，遭到中子辐射污染的人员，短时间内即会感到恶心，丧失活动能力，以后会相继发生呕吐、腹泻、发烧、便血等症状，有的会出现程度不同的休克，或白血球显著下降，导致败血症。
在几天之内死去，根据多年来对中子弹的试验和研究，如果当量为1000吨TNT的中子弹作用于暴露的人员身上，那么中子弹的杀伤效应为：距爆炸中心900米处-吸收的剂量为8000拉德，人员即刻永久性失去活动能力；
距爆心1400米处-吸收剂量为650拉德，会造成后期死亡；距爆心1700米处吸收剂量为150拉德，受辐射者约有10%会数个月内死亡。
苏联的军事专家曾设计在坦克的装甲中间加上特殊的夹层，用以抵御中子弹的中子辐射，据说4厘米厚的涂层就可以使坦克的防护能力提高到原来的4倍。
但即使采取上述措施，也难以将中子弹的辐射杀伤效应降低到原子弹的水平，中子弹的当量一般比较小，威力多为1千吨TNT当量，引爆用的原子弹要更小。
这种小型化使得中子弹的制造难度加大，因此仅仅掌握原子弹的研制生产能力还不够，还必须要具备小型化技术，但一般来说具备了发展氢弹核武的能力，也相应地就有能力研制中子弹了。
直到目前为止，中子弹尚未在实战中使用，它一般是利用战机、飞弹或榴弹炮投射，中子弹的研发技术始于20世纪50年代的美国，由劳伦斯利弗莫尔国家实验室首先开发而成。
美国正式生产中子弹是在卡特总统执政时期，1981年里根总统为了加强军备，下令生产长矛飞弹的中子弹头和203毫米榴弹炮的中子炮弹，并加紧研制155毫米榴弹炮的中子炮弹，203毫米榴弹炮的中子炮弹。
威力从1千吨到24吨TNT当量可调，重约98公斤，长109厘米，直径20.3厘米，这种中子炮弹是目前全球当量最小的中子弹，可通过榴弹炮发射，其实用性显而易见。