المعالج المتجهي (بالإنجليزية: Vector processor) هو وحدة معالجة مركزية تعمل على تنفيذ مجموعة التعليمات والأوامر التي تعمل على مصفوفة من البيانات أحادية البعد التي يطلق عليها المُتجه Vector.
في مجال الحوسبة، المعالج المتجهي أو المعالج المصفوفي هو وحدة معالجة مركزية تنفّذ مجموعة تعليمات تتضمن تعليمات تعمل على مصفوفات من البيانات أحادية البعد يُطلق عليها اسم الأشعة، وذلك مقارنة بمعالجات الوحدة السلمية التي تعالج تعليماتها العناصر المحتوية على بيانات وحيدة. قد تحسن المعالجات المتجهية بشكل كبير الأداءَ على مستوى بعض أحجام العمل، وخصوصًا المحاكاة الرقمية والمهمات المشابهة لها. ظهرت الآلات المتجهية في بدايات سبعينيات القرن العشرين، وسيطرت على تصميم الحواسيب الفائقة على امتداد سبعينياته وحتى تسعينياته، وخصوصًا منصات كراي المتنوعة. أدى الهبوط السريع في معدل الأداء مقابل السعر لتصاميم المعالجات الميكروية التقليدية إلى تهالك الحواسيب الفائقة المتجهية في نهايات تسعينيات القرن العشرين.
ابتداءً من عام 2016، تحقق معظم وحدات المعالجة المركزية للسلع بنى (معمارية) تتضمن تعليمات مخصصة لصيغة متجهية تعالج مجموعات البيانات المتعددة (على شكل أشعة). تشمل الأمثلة الشائعة مجموعات تعليمات إم إم إكس، وإس إس إي، وإيه في إكس الخاصة بمعالج إنتل 86، وملحقات ثري دي ناو! الخاصة بمعالج إيه إم دي، وملحقات في آي إس الخاصة بمجموعة تعليمات سبارك، ومجموعة تعليمات آلتي-فيك الخاصة بمعالجات باور بي سي، ومجموعة تعليمات إم إس إيه الخاصة ببنية ميبس. تعمل تقنيات المعالجة المتجهية أيضًا في تجهيزات مشغل ألعاب الفيديو وفي مسرعات الرسوميات. في عام 2000، تعاونت كل من سوني وتوشيبا وآي بي إم لصنع معالج خلوي.
تتضمن تصاميم وحدة المعالجة المركزية الأخرى بعض التعليمات المتعددة للمعالجة المتجهية على مجموعات بيانات متعددة، وتُختصر عادةً إلى إم آي إم دي (تعليمات متعددة، بيانات متعددة) وتُحقق عن طريق في إل آي دبليو (كلمة تعليمة طويلة جدًا). يدمج معالج إف آر-في من تجهيزات شركة فوجيتسو والمعالج المتجهي كلتا التقنيتين.