Neutron được James Chadwick phát hiện lần đầu tiên vào năm 1932. Chadwick đã tiến hành nghiên cứu với Ernest Rutherford, người đã khám phá ra proton.
Trong khi tiến hành nghiên cứu tại Đại học Cambridge, James Chadwick đã làm việc với Ernest Rutherford. Rutherford đã khắc tên mình vào lịch sử khi phát hiện ra proton. Với nhiều nghiên cứu hơn nữa, ông cũng như các nhà nghiên cứu khác - xác định rằng nó không phải là hạt duy nhất tạo nên hạt nhân.
Rutherford thuê Chadwick vào năm 1921, nơi ông tập trung nghiên cứu về hiện tượng phóng xạ. Lúc này, bộ đôi tập trung nghiên cứu sự phân rã nguyên tử. Trong nghiên cứu của mình, họ phát hiện ra rằng số nguyên tử luôn nhỏ hơn khối lượng nguyên tử. Có một số lời giải thích đã cố gắng làm sáng tỏ điều đó, nhưng không có lời giải thích nào được chứng minh bằng chứng cứ.
Rutherford là người đầu tiên phân loại neutron. Tuy nhiên, cuối cùng chính Chadwick đã tìm ra bằng chứng để chứng minh rằng nó tồn tại. Ông đã sử dụng các thí nghiệm tương tự như một số nhà nghiên cứu người Pháp đang xem xét bức xạ hạt. Tuy nhiên, ông đã xoay chuyển nghiên cứu bằng cách tập trung vào việc tìm ra hạt trung tính. Đó là thời điểm ông chính thức phát hiện ra neutron.
Năm 1935, Chadwick được trao giải Nobel cho khám phá của mình. Sau đó, ông đã thay đổi bộ mặt của nghiên cứu nguyên tử. Các nhà nghiên cứu như Werner Heisenberg đã chỉ ra rằng đó không phải là sự kết đôi của một electron và một proton như người ta nghĩ ban đầu mà nó là hạt của chính nó tồn tại bên trong nguyên tử.
