21厘米辐射（21-centimetre radiation），星际空间的冷中性氢原子发射的射电波长辐射。氢原子由带正电荷的质子和带负电荷的电子构成，这些粒子均绕它们的旋转轴自旋。当两个粒子的自旋是反平行的，原子就处于最低能态；当自旋是平行的，原子就有少量的附加能量。在极冷的星际空间中，星际氢原子处于最低能态。然而粒子间的碰撞常常激发一些原子，使粒子自旋成为平行的，从而给它们少量的附加能量。根据量子力学法则，这种原子会自发地以低能光子的形式辐射出它们所获得的能量，该能量所对应的波长为21厘米，相应频率为1,420兆赫。

第二次世界大战结束后不久，荷兰天文学家范德胡斯特(H. C. van de Hulst)曾从理论上预言过存在这种射电辐射；1951年哈佛大学的尤恩(Harold Ewen)用实险探测到21厘米射电辐射。自那时以来，21厘米氢发射已在银河系研究中起了极重要的作用，因为它能轻易的穿透星际空间的尘埃粒子云，而光学观测则因受这种粒子云的阻碍而无法深入到银心。