Liczba neutronów w atomie żelaza jest zmienna, przy czym najczęstszą liczbą jest 30. Podczas gdy liczba protonów jest diagnostyczna dla atomu i nie zmienia się bez zmiany samego elementu, liczba neutronów różni się w zależności od izotopu.
Żelazo ma cztery stabilne izotopy, przy czym żelazo 56 jest najbardziej obfite. Izotop ten stanowi prawie 92% żelaza występującego w naturze, a jego atomy zawierają 30 neutronów. Inne stabilne izotopy żelaza mogą mieć 29, 31 lub 32 neutronów. Natomiast żelazo 74 ma 48 neutronów i rozpadów w niewiele ponad 638 nanosekund.
