Một hạt nhân nguyên khối (hay monolithic kernel) là một kiến trúc hệ điều hành mà toàn bộ hệ điều hành đang làm việc trong không gian hạt nhân. Mô hình nguyên khối khác với các kiến trúc hệ điều hành khác (chẳng hạn như kiến trúc microkernel)[1][2] ở chỗ nó một mình định nghĩa một giao diện ảo mức cao trên phần cứng máy tính. Một tập hợp các lệnh gọi hệ thống hoặc nguyên thủy hoàn thành tất cả các dịch vụ hệ điều hành như quản lý tiến trình, tương tranh và quản lý bộ nhớ. Trình điều khiển thiết bị có thể được thêm vào hạt nhân dưới dạng mô-đun.