Neutronbombe, også kaldet forbedret strålehoved, specialiseret type atomvåben, der ville producere minimal eksplosion og varme, men ville frigive store mængder dødelig stråling. En neutronbombe er faktisk en lille termonuklear bombe, hvori et par kg plutonium eller uran, antændt af et konventionelt eksplosiv, ville fungere som en fission "trigger" til at antænde en fusionseksplosion i en kapsel indeholdende flere gram deuterium-tritium. Bomben kan have et udbytte eller eksplosiv styrke på kun et kiloton, en brøkdel af den 15 kiloton-eksplosion, der ødelagde Hiroshima, Japan, i 1945. Dens eksplosion og varmeeffekter ville være begrænset til et område på kun et par hundrede meter i radius, men inden for en noget større radius på 1.000-2.000 meter ville fusionsreaktionen kaste en kraftig bølge af neutron- og gammastråling af. Selv om det er kortvarig, kan neutroner med høj energi trænge igennem rustninger eller flere meter jord og ville være ekstremt ødelæggende for levende væv. På grund af dens kortdistance destruktivitet og fraværet af langtidseffekter kan neutronbomben være meget effektiv mod tank- og infanterirformationer på slagmarken, men kan ikke bringe de nærliggende byer eller andre befolkningscentre i fare. Det kunne blive lanceret på et missil med kort rækkevidde, fyret af et artilleristykke eller muligvis leveret af et lille fly.
Neutronbomben blev undfanget i USA i 1950'erne og først testet i 1960'erne. I en kort periode i 1970'erne blev et forbedret strålingshovedhoved monteret på Sprint antiballistisk missil (se Nike-missil) med forventning om, at en puls af højenerginutroner frigivet af det eksploderende spidshoved ville inaktivere eller for tidligt detonere et indgående atomstridshoved. I løbet af 1970'erne blev neutronbomben af nogle amerikanske militærplanlæggere betragtet som en praktisk afskrækkende virkning: modvirke en pansret jord invasion af Vesteuropa ved at vække frygt for neutronbomangreb. I det mindste i teorien kan et forsvarende Nato-land sanktionere brugen af bomben til at udslette tankbesætningerne i Warszawa-pagten uden at ødelægge sine egne byer eller bestråle sin egen befolkning. Til dette formål blev forbedrede strålehoveder bygget til det korte afstand Lance-missil og til et 200 mm (8-tommer) artilleri-shell. Andre militære strateger advarede imidlertid om, at felting af et "rent" atomvåben muligvis kun kan sænke tærsklen for at indgå i en fuldskala atomudveksling, og nogle civile grupper modsatte sig selve tanken om at anvende mærket "rent" på et våben, der dræbte ved bestråling, mens man skåner ejendom. Stridshovedene blev aldrig indsat i Europa, og den amerikanske produktion ophørte i 1980'erne. I 1990'erne, med den kolde krigs konfrontation over, blev både missilstridshovedene og artilleri-skaller trukket tilbage.
Andre lande testede neutronbomber i 1970'erne og 80'erne, herunder Sovjetunionen, Frankrig og Kina (sidstnævnte muligvis ved hjælp af planer stjålet fra De Forenede Stater).
