中子测井是把装有中子源和探测器的下井仪器放入井内，由于中子源发射的快中子按球状向外迁移，在穿过井孔介质进入岩层的过程中，高能量中子与物质的原子核相互作用而减速，扩散和被吸收其能量不断损失或减弱。采用两个不同源距探测器来测量热中子计数率的比值，以反映地层中的中子密度随源距衰减的速率。将探测结果通过电缆输送到地面仪器，经过计算处理记录曲线。

由于探测器记录的中子数量或原子俘获热中子的吸收特性，主要是与岩石的含氢量有关，而储集层的含氢量又取决于它的孔隙度，所以含氢量的多少将反映岩层的孔隙度大小。

测井时选用不同源距的探测器，可以测量俘获伽马射线和热中子以及超热中子。而记录中子被俘获之前的热中子和超热中子的量叫做中子测井。记录中子被俘获之后产生核反应放射出的伽马射线的方法叫做中子伽马测井。