速い（rapid）中性子捕獲とそれに続くベータ崩壊により、核図表で中性子過剰領域にある鉄属より重い元素を形成する過程。rプロセスと呼ばれることも多い。一方、中性子捕獲のほうがベータ崩壊にくらべて遅く（slow）進行するものはs過程と呼ばれる。両者は核図表の上で異なった経路を取る。r過程で作られる元素の存在量は、質量数が80, 130, 165, 195付近の4つの元素群で極大値を示す。r過程は鉄属元素と高温（10⁹ K 以上）の中性子が豊富な（数密度が10²⁰ cm^-3以上）領域でしか起こらない。そのような場所として重力崩壊型の超新星爆発と中性子星同士の合体で発生するキロノバが長らく有力視されてきたが、キロノバは2017年8月17日に近距離の銀河NGC4993で発生し、それが重力波と全ての波長の電磁波で観測された（GW170817）。この観測から、中性子星同士の合体で、鉄より重い金、プラチナ、ウランなどのr過程元素ができることが確認された。最近太平洋深海底の地殻から、ウランより重い質量数244のプルトニウム（半減期約8060万年、r-過程でできる）も検出された。マルチメッセンジャー天文学も参照。