Тео́рия гра́фов — раздел дискретной математики, изучающий графы, одна из ветвей топологии. В самом общем смысле граф — это множество точек, которые соединяются множеством линий. Теория графов включена в учебные программы для начинающих математиков, поскольку:
- как и геометрия, обладает наглядностью;
- как и теория чисел, проста в объяснении и имеет сложные нерешённые задачи;
- не имеет громоздкого математического аппарата ;
- имеет выраженный прикладной характер.
Раскраска графа — теоретико-графовая конструкция, частный случай разметки графа. При раскраске элементам графа ставятся в соответствие метки с учётом определённых ограничений; эти метки традиционно называются «цветами». В простейшем случае такой способ окраски вершин графа, при котором любым двум смежным вершинам соответствуют разные цвета, называется раскраской вершин. Аналогично раскраска рёбер присваивает цвет каждому ребру так, чтобы любые два смежных ребра имели разные цвета. Наконец, раскраска областей планарного графа назначает цвет каждой области, так, что каждые две области, имеющие общую границу, не могут иметь одинаковый цвет.
Инвариант Колен де Вердьера — характеристика графа 
, определённая для любого графа G, введённая Ивом Колен де Вердьером в 1990 году в процессе исследования кратности второго собственного значения некоторых операторов Шрёдингера.
В теории графов рёберным графом L(G) неориентированного графа G называется граф L(G), представляющий соседство рёбер графа G.
В теории графов графом пересечений называется граф, представляющий схему пересечений семейства множеств. Любой граф можно представить как граф пересечений, но некоторые важные специальные классы можно определить посредством типов множеств, используемых для представления в виде пересечений множеств.
Граф Хивуда — ненаправленный граф с 14 вершинами и 21 ребром, названный в честь Перси Джона Хивуда.
В теории графов ладе́йным гра́фом называется граф, представляющий все допустимые ходы ладьи на шахматной доске — каждая вершина представляет клетку на доске, а рёбра представляют возможные ходы. Ладейные графы являются крайне симметричными совершенными графами — их можно описать в терминах числа треугольников, которым принадлежит ребро и существования цикла длины 4, включающего любые две несмежные вершины.
В теории графов расщепляемым графом называется граф, в котором вершины можно разделить на клику и независимое множество. Расщепляемые графы впервые изучали Фёлдес и Хаммер, и независимо ввели Тышкевич и Черняк.
Граф Грея — двудольный неориентированный граф с 54 вершинами и 81 рёбрами. Граф является кубическим — любая вершина принадлежит ровно трём рёбрам. Граф был открыт Греем в 1932 году, затем открыт независимо Баувером (Bouwer) в 1968 году в ответ на вопрос, поставленный Фолкманом в 1967 году. Граф Грея примечателен как исторически первый пример кубического графа, имеющего алгебраическое свойство рёберной, но не вершинной транзитивности.
Граф Вагнера — 3-регулярный граф с 8 вершинами и 12 рёбрами, является 8-вершинной лестницей Мёбиуса.
В теории графов outerplanar graph — это граф, допускающий планарную диаграмму, в которой все вершины принадлежат внешней грани.
Граф Шрикханде — граф, найденный С. С. Шрикханде в 1959 году. Граф сильно регулярен, имеет 16 вершин и 48 рёбер и каждая вершина имеет степень 6. Каждая пара узлов имеет ровно два общих соседа, независимо от того, связана эта пара ребром или нет.
Граф Бринкмана — 4-регулярный граф с 21 вершинами и 42 рёбрами, обнаруженный Гуннаром Бринкманом в 1992 году. Опубликовали его Бринкман и Мерингер в 1997 году.
Граф Робертсона — Вегнера — 5-регулярный неориентированный граф с 30 вершинами и 75 рёбрами, названный именами Нейла Робертсона и Дж. Вегнера.
Граф Вонга — 5-регулярный неориентированный граф с 30 вершинами и 75 рёбрами. Граф является одной из четырёх (5,5)-клеток, другие три — клетка Фостера, граф Мерингера и граф Робертсона — Вегнера.
Клетка Фостера — 5-регулярный неориентированный граф с 30 вершинами и 75 рёбрами. Граф является одной из четырёх (5,5)-клеток, другие три: граф Мерингера, граф Робертсона — Вегнера и граф Вонга.
