Гетероге́нный реа́ктор, ядерный реактор, в котором ядерное топливо конструктивно отделено от других элементов и материалов активной зоны. Топливо помещается в реактор в виде твэлов (стержня, трубки или пластины), заключённых в герметичную оболочку из алюминия, циркония или нержавеющей стали. Наличие твэлов – признак гетерогенности реактора.

В гетерогенном реакторе существует чёткая граница между топливом, замедлителем, теплоносителем. Замедлителем могут служить обычная и тяжёлая вода, уран-238, графит, бериллий, а теплоносителем – обычная и тяжёлая вода, водяной пар, гелий, воздух, диоксид углерода, жидкие металлы, органические жидкости. В легководных реакторах замедлителем и теплоносителем служит обычная вода, и поэтому в них можно использовать только обогащённое топливо. В тяжеловодных реакторах замедлителем является тяжёлая вода, а в качестве теплоносителя используют обычную и тяжёлую воду, водяной пар, диоксид углерода и др. Важное свойство тяжеловодных реакторов – возможность изъятия твэлов без остановки реактора. Жидкие теплоносители внутри гетерогенного реактора могут быть в однофазном, т. е. некипящем, или двухфазном, т. е. кипящем, состоянии.

Подавляющее большинство практически выполненных ядерных реакторов всевозможных типов, видов и назначений – гетерогенные. Широкое распространение гетерогенных реакторов обусловлено их несравнимо бо́льшими конструктивными и технологическими преимуществами по сравнению с гомогенным реактором.