В отличие от создателей атомной и водородной бомб Роберта Оппенгеймера и Эдварда Теллера, Коэн мало известен широкой публике. Однако его разработки в области нейтронного оружия в своё время стали предметом международных дебатов по поводу использования ядерных вооружений. 

Нейтронное оружие представляет собой ядерный заряд малой мощности, к которому добавлен блок, содержащий смесь дейтерия и трития. При подрыве запускается термоядерная реакция, в результате которой выделяется поток быстрых нейтронов. Он и является основным поражающим фактором.

Нейтронное излучение (в отличие от ионизирующего, которое выделяется при обычном ядерном взрыве) способно проникать через стальную броню и поражать людей и бронетехнику на значительном расстоянии. С другой стороны, бетонные бункеры и иные стационарные оборонительные сооружения обладают довольно хорошей защитой от него.

Сэмюэль Коэн создал проект нейтронного оружия в 1958 году, используя опыт, полученный им во время работы над Манхэттенским проектом. В дальнейшем учёный активно выступал за использование этого вида оружия, называя его «разумным» и утверждая, что оно наносит ущерб крупным армейским группировкам, не причиняя вреда мирному населению.

В 1981 году администрация президента Рейгана приступила к производству нейтронных боезарядов, однако они так никогда и не были поставлены на вооружение. Сейчас подобное оружие способны производить Россия, Франция и Израиль.

Сэмюэль Коэн написал несколько книг, посвящённых своему детищу. В последние годы он активно предупреждал правительство об угрозе распространения так называемой красной ртути — вещества, которое якобы обладает большой плотностью, а также высокой токсичностью и радиоактивностью. Это вещество, как утверждал Коэн, может использоваться террористами для создания ядерного устройства небольшого размера. Однако большинство специалистов считают «красную ртуть» мифом.