图形处理器（英语：graphics processing unit，缩写：GPU），又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上做图像和图形相关运算工作的微处理器。
《GPU卡市场现状调研及发展趋势分析报告》研究显示：
1999年，NVIDIA公司在发布其标志性产品GeForce256时，首次提出了GPU的概念，尽管如此，追溯GPU的历史，要从图形显示控制器说起。世界上第一台个人电脑IBM5150于1981年由IBM公司发布，这台PC搭载了黑白显示适配器（monochrome display adapter，MDA）和彩色图形适配器（color graphics adapter，CGA），这便是最早的图形显示控制器。后来，IBM又推出EGA（enhanced graphics adapter），并于1987年提出了VGA（video graphics array）标准，它是IBM为PS/2系统中的Model50、60和80机型所内建的显示系统，VGA在文字模式下可支持720×400分辨率，绘图模式下可支持640×480×16色和320×200×256色输出，VGA标准一直沿用至今。为了保证兼容性，当今的显卡依然会遵循VGA标准。
从MDA到VGA，图形图像的运算都由CPU来完成，图形卡的作用主要是将其显示出来。1991年，S3 Graphics推出的“S3 86C911”，正式开启2D图形硬件加速时代，它能进行字符、基本2D图元和矩形的绘制。到了1995年，几乎所有的显卡都具备2D加速功能，2D图形接口GDI、DirectFB等也都相继出现，并延续至今。
1994年，3DLabs发布的Glint300SX是第一颗用于PC的3D图形加速芯片，它支持高氏着色、深度缓冲、抗锯齿、Alpha混合等特性，开启了显卡的3D加速时代，然而这个阶段的显卡大多没有执行统一的标准，加速功能也不尽相同，直到NVIDIA推出GeForce256，它整合了硬件变换和光照（transform and lighting，T&L）、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，并且兼容DirectX和OpenGL，被称为世界上第一款GPU。硬件T&L的引入，极大减轻了CPU的负担，是这一时代GPU的标志。2001年微软发布DirectX 8，提出了渲染单元模式（shader model）的概念，根据操作对象的不同引入了2种shader，分别是顶点着色器（vertex shader）和像素着色器（pixel shader），从此，硬件T&L被抛弃，进入shader时代，此时的GPU架构是固定管线。
固定管线架构持续多年，直到微软推出DirectX 10。shader不再扮演固定的角色，每一个shader都可以处理顶点和像素，这就是统一渲染着色器（unified shader），它的出现避免了固定管线中顶点着色器和像素着色器资源分配不合理的现象发生，使得GPU的利用率更高。第一款采用统一渲染架构的GPU是ATI在2005年与微软合作的游戏主机XBOX 360上采用的Xenos，它是ATI第一代统一渲染架构，而真正具有影响力的，是NVIDIA在2006年发布的GeForce 8800 GTX（核心代号G80），它是第一款采用统一渲染架构的桌面GPU，其架构影响了日后的数代产品，是一款极具划时代意义的GPU。
与G80一同发布的，还有著名的CUDA（compute unified device architecture），它能利用NVIDIA GPU的运算能力进行并行计算，拓展了GPU的应用领域，然而这时的CUDA只能算是GPU的副业。2011年TESLA GPU计算卡发布，标志着NVIDIA将正式用于计算的GPU产品线独立出来，凭借着架构上的优势，GPU在通用计算及超级计算机领域，逐渐取代CPU成为主角。
GPU卡主要应用于图像识别、基因工程、4K视频转码、气象预测、游戏制作等高新技术领域。在气象预测领域，GPU卡能够凭借其超强计算能力，分析卫星图像，从而预测出某地区气候变化以及自然灾害；在游戏制作领域，GPU卡具有大规模图形渲染能力，能极大提高工作效率，缩短游戏画面制作周期。伴随GPU卡应用场景不断拓展，其市场规模不断扩大，2022年我国GPU卡市场规模增长至226.37亿元。
国产GPU的发展落后于国产CPU，直到2014年4月，景嘉微才成功研发出国内首款国产高性能、低功耗GPU芯片—JM5400。在国产GPU的开发中，GPU对CPU的依赖性和GPU的高研发难度，阻碍了该产业的快速发展。近年来，我国GPU行业发展穷追猛打，培养出一大批国内领军企业，其中包括景嘉微、航锦科技、芯原股份、壁仞科技等，2022年我国GPU卡市场产量达12523.58万片，同比2025年增长31.68%。
