Ein Kernreaktor, auch Atomreaktor oder Atommeiler genannt, ist eine Anlage, in der eine Kernspaltungsreaktion kontinuierlich als Kettenreaktion im makroskopischen, technischen Maßstab abläuft. Ein Kernkraftwerk hat oft mehrere Reaktoren. Die beiden Begriffe werden oft ungenau verwendet.
Weltweit verbreitet sind Leistungsreaktoren, Kernreaktoranlagen, die durch die Spaltung von Uran oder Plutonium zunächst Wärme und daraus meist elektrische Energie gewinnen. Dagegen dienen Forschungsreaktoren zur Erzeugung von freien Neutronen, etwa für Zwecke der Materialforschung oder zur Herstellung von bestimmten radioaktiven Nukliden für medizinische oder ähnliche Zwecke.
Die meisten Kernreaktoren sind ortsfeste Anlagen. In der Atom-Euphorie der späten 1950er und frühen 1960er Jahre kam der Gedanke an atomgetriebene Straßenfahrzeuge, Flugzeuge oder Raumschiffe auf. Inzwischen gibt es Kernreaktoren in U-Booten, großen Überwasserschiffen wie Flugzeugträgern, und Raumflugkörpern.