Нейтронно-физический отдел (НФО) был образован в 1990 году на основе Нейтронно-физической лаборатории (НФЛ), созданной в начале 70-х годов по инициативе лауреата Нобелевской премии академика Н.Г. Басова. Первым руководителем Лаборатории стал профессор А.И. Исаков. Поводом для образования НФЛ послужили теоретические оценки и первые экспериментальные результаты, свидетельствующие о реальной возможности создания термоядерной энергетики на основе импульсных лазеров.

Основные направления исследований НФО в настоящее время: нейтронная физика, включая исследования структуры конденсированных сред с помощью оригинального метода рассеяния очень холодных нейтронов, исследования в области полупроводниковых лазеров, начатые в ФИАН впервые в мире в 1958 году, исследования и применение в материаловедении физики плотной плазмы, создаваемой  в сильноточной электроразрядной уникальной установке ТЮЛЬПАН, разработка уникальных технологий и создание на их основе микромишеней для исследований на установках лазерного термоядерного синтеза и др.