首次中子活化分析是1936年由匈牙利化學家赫維斯（Hevesy）等引入的，他們用Ra+Be中子源通過Dy(n,g)Dy反應和氣體電離探測器，成功地測定了Y2O3中含量約0.1%的Dy。隨著NaI探測器（1948）和反應堆（1951）的發展，中子活化分析的元素數量、靈敏度都有了很大的提高。1960年代，當第一臺高分辨率Ge伽瑪譜儀與計算機相結合的中子活化分析問世以后，中子活化分析更以其高靈敏度、高準確度、非破壞性、無試劑空白污染和多元素同時分析等優點成為元素分析領域的明星。廣泛地應用于地球化學、宇宙科學、環境科學、考古學、生命醫學、材料科學和法醫學等領域。
目前中子活化分析的發展主要有兩個方面:一是以反應堆中子源為主的高靈敏、超痕量和高準度多元素分析。主要應用于高新材料的痕量雜質對材料的性能影響研究、微分析標準物質的定值分析、二維/三維微束多元素分布分析。另一方面則是以同位素中子源為主的工業現場在線檢測分析。主要用于工業過程的質量監測和現場物品成份檢測，比如水泥生產實時配料監測、燃煤電廠煤質在線檢查、地下礦產資源勘探、隱蔽危險物品快速檢測等等。
①從單純的元素分析擴展到化學狀態的測定:隨著中子活化分析應用領域的擴大,不僅需要測定樣品中元素的含量，而且還要求深入研究元素的分布和狀態。例如,在環境科學研究中分析水中痕量元素時,增加超過濾法前處理，將水樣分解成低分子量組分、膠體、假膠體和顆粒物，再用中子活化法分別測定處于不同狀態的元素含量。
②瞬發分析的應用：常規中子活化分析無法利用核反應截面高而生成穩定核素的核反應，例如113Cd(n,γ)114Cd(反應截面為 2×104靶)；而瞬發γ射線中子活化分析卻能夠克服這一困難。應用瞬發法可以測定河流沉積物中的硅、硫、銅、鎘和汞等元素，這些都是常規中子活化分析很難測定的元素。
③計算機的廣泛應用:70年代以來，中子活化分析的樣品日趨復雜,例如，環境科學中的大氣顆粒物，生命科學中的生物組織，地球化學中的隕石，考古學中的陶、瓷器等，都要求同時提供數百個樣品中的幾十種元素的含量。計算機與自動活化分析裝置配合使用，可以控制照射時間、冷卻時間、計數時間，控制樣品的輸運、分析操作以及數據處理等。