I neutrini sono le uniche particelle elementari note, di tipo fermionico, con carica nulla. Essendo insensibili alle interazioni forti (tipiche della materia nucleare) e sensibili invece alle sole forze deboli esse sono estremamente poco interagenti e perciò incredibilmente elusive. Si pensi che un neutrino con energia 100 GeV potrebbe attraversare centinaia di migliaia di km di roccia avendo una probabilità sostanzialmente nulla di interagire con la materia circostante.

I neutrini sono di tre tipi: elettronici, muonici e tauonici a seconda che siano i compagni rispettivamente di elettrone, muone e tau. Il loro legame con il leptone carico compagno risiede nel fatto che un dato neutrino, per interazione debole, può tramutarsi solo nel corrispondente leptone carico associato.

Detto ciò occorre però precisare che anche se poco interagenti i neutrini, in alcune situazioni, svolgono un ruolo fondamentale; ciò accade ad esempio in astrofisica, nelle ultime fasi della vita delle stelle, quando è compito proprio dei neutrini strappare la maggior parte dell'energia a una materia enormemente densa (quindi impenetrabile alla radiazione elettromagnetica) e distribuirla nel cosmo.
A causa di tale elusività l'esistenza dei neutrini fu per la prima volta ipotizzata solo sulla base di un comportamento anomalo che si osservava nella distribuzione energetica dei prodotti del decadimento beta dei nuclei.

La peculiarità di tali particelle non si limita però alle sole proprietà di interazione, ma coinvolge anche un'altra caratteristica fondamentale di ogni particella: la massa. Nel mondo macroscopico, quello in cui viviamo, per intenderci, siamo abituati ad associare a ogni corpo una massa che lo caratterizza. Essa regola la relazione tra forza e accelerazione e quindi definisce le corrispondenti proprietà cinematiche del corpo considerato. Nel mondo microscopico, come quello dei neutrini, tale proprietà rimane, ma deve fare i conti con la meccanica quantistica che sancisce la natura simultanea di particella e onda di ogni corpo.

Come ogni onda che si rispetti anche l'onda di materia che descrive un neutrino può subire fenomeni quali l'interferanza o la decomposizione in più segnali ondulatori. Ciò è appunto quanto accade ai neutrini che sono prodotti nella trasmutazione debole in uno stato, un'onda, che risulta essere una combinazione lineare dei tre neutrini che hanno massa definita. Il neutrino così prodotto evolve nel tempo e ciò implica che tale combinazione lineare, in virtù delle differenti masse, cambi con il tempo stesso. Di questo ci si accorge quando si fa reinteragire il neutrino evoluto che non si comporta più esclusivamente come il neutrino iniziale (che poteva essere ad esempio elettronico), ma mostra anche un comportamento tipico del neutrino muonico o tauonico. Tale fenomeno è ciò che tipicamente viene definito come oscillazione dei neutrini.

Si noti che tale fenomeno, ipotizzato per la prima volta dal fisico italiano Bruno Pontecorvo, è osservabile solo se i neutrini hanno masse diverse da zero e non tutte uguali.
L'oscillazione dei neutrini ha ricevuto due notevoli conferme sperimentali. Essa è infatti alla base della spiegazione delle anomalie del flusso dei neutrini solari e di quelli atmosferici.
La nuova generazione di esperimenti con neutrini da acceleratore osservati a migliaia di chilometri di distanza si spera possa fornire nei prossimi anni l'ultima e inequivocabile conferma di tale fenomeno.