Графи́то-га́зовый реа́ктор, корпусной ядерный реактор на тепловых нейтронах, в котором замедлителем служит графит, а теплоносителем – газ (обычно CO², реже Не). Активная зона (АЗ) графито-газового реактора включает в себя замедлитель, изготовленный из графитовых блоков с каналами для прохода теплоносителя, и твэлы. Получили распространение графито-газовые реакторы нескольких типов. В реакторах Magnox твэлы представляют собой стержни из естественного металлического ²³⁵U в оболочке из магниевого сплава, известного как Magnox (отсюда название реактора), слабо поглощающего нейтроны. Теплоноситель (CO₂) прокачивают через реактор под давлением 2 МПа; температура на выходе АЗ около 400 °C, кпд до 28 %. Характерная особенность таких реакторов – сравнительно малое энерговыделение на единицу объёма АЗ (на 1 т топлива) и, как следствие, значительные размеры АЗ. Например, в реакторе АЭС Wylfa (Великобритания) мощностью 875 МВт АЗ имеет диаметр 17,4 м, высоту 9,1 м; средняя плотность энерговыделения топлива составляет 3,15 МВт/т.

В реакторах типа AGR используются твэлы на основе диоксида урана (²³⁵U обогащён до 2,3 %) с оболочкой из нержавеющей стали, что позволяет повысить кпд графито-газового реактора до 40 %. Теплоносителем служит CO₂ (давление до 4 МПа), температура на выходе АЗ 650 °C. Мощность таких графито-газовых реакторов достигает 1500 МВт, диаметр 9,3 м, высота 8,3 м; средняя плотность энерговыделения топлива 11,5 МВт/т.

В графито-газовом реакторе АЗ заключена в прочный корпус – стальной или из предварительно напряжённого железобетона. Иногда АЗ вместе с парогенератором и газовым циркуляционным насосом заключают в единый корпус из железобетона. АЗ защищена от нейтронного излучения. Для защиты от перегрева внутреннюю поверхность бетонного корпуса покрывают теплоизоляцией. Кроме того, применяют специальные системы охлаждения. Графито-газовые реакторы являются основным типом реакторов в ядерной энергетике Великобритании, Франции, Италии и Японии.