圖形處理器（GraphicsProcessingUnit，GPU），指面向圖像運算工作的可編程微處理器，圖形處理器廣泛應用於嵌入式設備、移動設備、遊戲機、個人電腦、工作站等各類設備或計算機中。現代的圖形處理器通常基於高度並行的、且對圖形處理運算做了定制設計的內部硬件結構。主要包括多邊形轉換、光源處理以及視頻處理功能等，從而能夠比中央處理器更為有效地進行圖形處理，圖形處理器的出現減輕了中央處理器的處理負擔，圖形處理器可以集成在顯卡上，或者直接集成到計算機主板上。
發展歷史：GPU是NVIDIA公司在發布GeForce256繪圖處理芯片時首先提出的概念，在此之前，計算機中處理圖像輸出的顯示芯片，通常很少被視為是壹個獨立的運算單元，但這設計理念則由來已久。
20世紀70年代，ANTIC和CTIA芯片為Atari遊戲機(壹種早期的黑白遊戲機)提供了硬件控制的圖形和文字混合顯示模式以及其他視頻效果的支持，ANTIC芯片是壹個特殊用途的處理器，用於映射文字和圖形數據到視頻輸出。80年代，IBM推出了第壹個用於個人計算機2D/3D圖形加速處理的控制器，比硬件3D加速成為個人計算機的標準配置的時間早了整整10年，但因高價格、較低的運行頻率以及軟件兼容性問題，其沒有獲得商業上的成功。而CommodreAniga是第壹個在市場上獲得成功的在其視頻硬件上包含2D圖形位圖處理功能的計算機，也是世界上首款多媒體、多重任務處理的計算機。CommodreAniga的獨特之處在於，其實現了壹個完整的具有獨立指令集的圖形處理加速器，將線條繪制、區域填充、圖形轉換等功能都從中央處理器中剝離出來。90年代，MicrosftWindows的崛起引發人們對高性能、高分辨率2D位圖圖形運算的興趣，在個人計算機市場上，Windows的優勢地位意味著PC圖形廠商可以集中精力發展單壹的編程接口，即圖形設備接口(graphicdeviceinterface)。1991年，S3Graphice推出了第壹款單芯片的2D圖像加速器，名為S386C911。其後，86C911催生了大量的仿效者，到1995年，所有主要的PC圖形處理器制造商都於他們的芯片內增加2D加速的支持。
此時，固定功能的Windows圖形加速處理器的性能已超過昂貴的通用圖形協處理器，令這些協處理器逐漸從個人計算機市場上消失。在整個90年代，2D圖形持續加速發展，隨著制造能力的改善，圖形處理器的集成水平也在提高。同時，能夠應用於多個圖形處理領域的應用開發接口也陸續出現，包括供微軟Windows3.X使用的WinG圖像程序庫及其後繼DirectDraw接口。在20世紀90年代初期和中期，CPU輔助的實時三維圖像處理越來越常見於個人計算機和電視遊戲上，從而產生了大量的硬件加速的3D圖像處理需求。早期出現於大眾市場上的3D圖像硬件處理的例子有第五代視頻遊戲機，包括playstation和任天堂64。而在個人計算機領域，最初始的低成本3D圖形處理器的生產嘗試都失敗了，包括S3的ViRGE、ATI的3DRage和Matrox的Mystique，這些芯片的特點是在上壹代的2D加速器上加入3D功能，有些芯片為了便於制造和降低成本，甚至使用與前代兼容的針腳。後來，出現了專門用作3D圖形加速處理的獨立顯卡(沒有2D加速功能)，如3dfx的Voodoo。逐步地，隨著芯片制造技術的進展，視頻、2D、3D加速處理功能都集成到壹塊芯片上，Rendition的Verite是第壹個能做到這樣的芯片組。
21世紀以來，隨著OpenGLAPI和DirectX類似功能的出現，GPU增加了可編程著色的能力———每個像素可以經由獨立的小程序段處理，當中可以包含額外的圖像紋理輸入，而每個幾何頂點同樣可以在投影到屏幕上之前被獨立的小程序段處理。MVIDIA是首家能生產支持可編程著色芯片的公司，即GeForce3。2002年10月，AIT發表了Radeon9700，它是世界上首個Direct3D9.0圖形加速處理器，而像素和頂點著色引擎可以運行循環和長時間的浮點運算，這就使其編程更為靈活，並達到更快的運算效果。隨著處理能力的增加，GPU的功耗也隨之增加，高性能GPU往往比目前的中央處理器消耗更多的電能。