中子能谱是中子源的一个重要性质，中子源发射出的中子能量En与反应能和轰击粒子的动能E有关。此关系由能量守恒与动量守恒定律确定。

反应堆内中子能谱不是裂变中子能谱，特别是热中子反应堆。

低能部分中子能谱可以用麦克斯韦分布拟合：

当中子能量较高时，大体服从1/E分布。

一般中子源产生的都是快中子，慢中子是在减速机中经减速得到的。不过单能中子经过减速后，得到的是连续分布的中子能谱。

中子能谱测量对核物理的研究很有意义。例如，测量产生中子核反应的能谱，可以得到核能级的资料。测量非弹性散射中子能谱，则可以直接获得核激发能级的数据。在中子应用领域，中子能谱测量也很重要，例如，设计和实验核反应堆和核武器，需要知道裂变元素的裂变中子能谱，以及动力装置内的中子谱。推广中子源应用时，也涉及需要知道中子源的中子能谱和实验装置内的中子能谱。

在实验中，常用的探测方法有飞行时间法、反冲质子法、核反应探测法、阈探测器法四种。

1、飞行时间法。通过中子飞行时间测量定出中子的能谱，是当前主要使用的中子能谱测量方法（见飞行时间技术）。

2、反冲质子法。通过反冲质子的数目和能谱测量,定出中子的数目和能谱。其中常用的有含氢的各种气体和固体探测器、带含氢辐射体的望远镜系统以及核乳胶等。

3、核反应探测法。通过用6Li玻璃、3He正比管等,测量6Li(n，α)T和3He(n，p)T反应的带电粒子产物的脉冲幅度，获得中子能量的信息。

4、阈探测器法。一些核素的(n,2n)，(n,p)，(n,α)等反应的剩余核具有放射性且其激发曲线具有不同的反应阈值。可以用多种具有不同反应阈值、反应类型的核素在中子场中进行照射后测量其剩余核的活性，通过适当的数据处理获得此中子场的中子能谱数据。所用的阈探测器种类越多，阈探测器的激发曲线数据越精确，获得的能谱数据就越精确。