מעבד גרפי (GPU) הוא רכיב חומרה ייעודי המבצע חישובים רבים במקביל, ומשמש בעיקר לעיבוד סצנות תלת־ממדיות, פעולות על וקטורים ומטריצות, ובכך מוריד עומס משמעותי מהמעבד הראשי (CPU). ההיסטוריה שלו עברה דרך תקנים אחידים כמו OpenGL ו-DirectX בשנות ה-90, עד שבשנת 2005 טבעה חברת אנבידיה את המונח GPU והשיקה את סביבת התכנות CUDA, שהפכה את הכרטיסים לכלי חישוב גמישים. תפקידו המרכזי הוא הפיכת מודל תלת־ממדי לתמונה דו־ממדית על המסך, וכרטיסים מודרניים תומכים בטכנולוגיות מתקדמות כמו pixel shaders, ניתוב קרניים (Ray tracing) ועיבוד טנזורים להאצת בינה מלאכותית. המעבד הגרפי קיים בשתי תצורות עיקריות: כרטיס דיסקרטי ייעודי המחובר ל-PCI Express, או מעבד גרפי אינטגרלי (IGPU) המשולב בתוך הסיליקון של המעבד, כמו Intel HD Graphics או AMD APU. מעבר לעולם הגרפיקה, נעשה כיום שימוש נרחב במעבדים גרפיים (GPGPU) למשימות כלליות כמו כריית מטבעות דיגיטליים ופיצוח סיסמאות, בשל יכולתם לבצע כמויות עצומות של חישובים במקביל. בנוסף, מעבדים מתקדמים לשרתים תומכים בווירטואליזציה, עם טכנולוגיות כמו vGPU של אנבידיה ו-MxGPU של AMD המבוססות על SR-IOV.