In der Mathematik ist ein Cayleygraph ein Graph, der die Struktur einer (meist endlich erzeugten) Gruppe beschreibt. Er hängt von einer gegebenen, normalerweise endlichen, Menge von Erzeugern der Gruppe ab.
Arthur Cayley hat 1878 als Erster Graphen benutzt, um Gruppen bildlich darzustellen; ein Ansatz, der von Max Dehn (1911), Otto Schreier (1927) und anderen weiterentwickelt wurde. Wegen Dehns großer Beiträge wurden Cayleygraphen manchmal auch (Dehnsche) Gruppenbilder genannt.[1] Heute sind Cayleygraphen ein zentrales Werkzeug der geometrischen Gruppentheorie.