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，给予中心钸球巨大压力，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Y射线、X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Y射线和X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。