اندماج النجوم النيوترونية هو تصادم نجمي يحدث بين نجمين نيوترونيين يدوران حول بعضهما في نظام ثنائي. ومع فقدان النظام طاقته تدريجياً على هيئة إشعاع ثقالي، يتناقص نصف قطر المدار حتى يندمج النجمان في النهاية. وقد يؤدي الاندماج إلى تشكل نجم نيوتروني أكثر كتلة أو ثقب أسود إذا تجاوزت كتلة البقايا حد تولمان–أوبنهايمر–فولكوف (الذي يُقدر بحوالي 2.17 كتلة شمسية).
تُعد اندماجات النجوم النيوترونية من أكثر الظواهر الفلكية عنفاً في الكون، إذ تُنتج موجات ثقالية شديدة وانفجارات قصيرة من أشعة غاما، كما تقذف كميات كبيرة من المادة الغنية بالنيوترونات إلى الوسط بين النجمي.
ويؤدي الاندماج مؤقتاً إلى نشوء بيئة ذات تدفق نيوتروني بالغ الشدة تسمح بحدوث عملية آر (r-process)، وهي عملية تخليق نووي مسؤولة عن تكوين نسبة كبيرة من العناصر الأثقل من الحديد.
كما تُنتج هذه الاندماجات أحداثاً عابرة تُعرف باسم الكيلونوفات، تنشأ من الاضمحلال الإشعاعي للعناصر الثقيلة المتكونة بعملية آر والمقذوفة أثناء الاندماج. وقد طُرحت الكيلونوفا بوصفها موقعاً محتملاً لتكوين هذه العناصر منذ أواخر القرن العشرين، ثم اكتسب هذا التفسير دعماً قوياً بعد رصد الحدث GW170817 عام 2017 ضمن إطار الفلك متعدد الرسل.