原子炉のうち、減速材として黒鉛*1を使うもの。安価な技術的投資で実用化できる原子炉だが、効率・性能において最も劣悪な原子炉でもある。黒鉛は入手が容易であり、また未精製の天然のウラニウムを核燃料に使用できる。反面、黒鉛はかさばり、また別途に冷却材も用意しなければならないためさらにかさばる。この点で出力あたりの体積が非常に大きく、エネルギーを得る手段としては他種の原子炉に劣る。当初は原子爆弾用のプルトニウムを精製するために実用化された。最初期の発電用原子炉としても稼働していたが、効率の悪さから軽水炉・重水炉の実用化に伴って廃れていった。現存する黒鉛炉は、主にプルトニウム精製施設として稼働しており、炉の出力は副産物に過ぎない。日本名は鉛の一種と誤解されていた時代の名残であり、実際は炭素分子の一種である。