Ультрахоло́дные нейтро́ны — медленные нейтроны; термин объясняется тем, что примерно со скоростью таких нейтронов двигались бы молекулы газа при температуре ниже 10-2 К. Ультрахолодные нейтроны обладают малой кинетической энергией порядка 10-7 эв, недостаточной для преодоления слабого отталкивания ядрами большинства химических элементов, и поэтому они полностью отражаются от поверхности многих материалов. Отражение ультрахолодных нейтронов подобно отражению света от металлических зеркал, оно может быть описано мнимым показателем преломления для нейтронной волны внутри отражающей среды (нейтронная оптика).
Полное отражение ультрахолодных нейтронов позволяет хранить их в течение нескольких минут внутри замкнутых вакуумированных объемов. Впервые на эту особенность ультрахолодных нейтронов указал Я.Б. Зельдович (1959); первые эксперименты по обнаружению и хранению ультрахолодных нейтронов были выполнены Ф.Л. Шапиро (1968). Время хранения ультрахолодных нейтронов в замкнутых сосудах ограничено временем жизни свободного нейтрона до бета-распада, а также процессами захвата нейтронов ядрами и неупругого рассеяния нейтронов на ядрах в поверхностном слое. Ультрахолодные нейтроны могут течь по трубам произвольной формы (нейтроноводам) как разреженный газ. Изогнутые нейтроноводы используются для вывода ультрахолодных нейтронов из ядерных реакторов и выделения из потока тепловых нейтронов, в котором доля ультрахолодных нейтронов составляет 10-11. На движение ультрахолодных нейтронов существенно влияют магнитное и гравитационное поля.