Als Halsgraben wird ein künstlich angelegter Graben bezeichnet, der eine Burganlage nicht vollständig umschließt, sondern nur die Seiten des Areals abriegelt, die nicht durch natürliche Hindernisse geschützt sind. Er ist ein wichtiger Bestandteil des Wehrsystems vieler Höhenburgen.
Ursprünglich wurde in der Burgenkunde der Ausdruck Halsgraben nur bei Burgen in Spornlage verwendet. Diese sind auf Grund ihrer Lage an drei Seiten von steil abfallenden Berghängen geschützt. Ein wirkungsvoller Angriff konnte deshalb immer nur von der Bergseite erfolgen. Eine Trennung der Anlage vom Landrücken erfolgte aus praktischen Gründen immer an der engsten Stelle des Bergsporns, dem „Flaschenhals“, daher der Name. Die Burg war dann nur noch über eine Brücke – meist eine Zugbrücke – erreichbar.
Heutzutage wird der Begriff des Halsgrabens bisweilen auch auf anders geartete Burganlagen ausgedehnt, sofern diese an einer oder zwei ihrer Seiten einen tiefen Trockengraben besitzen, während sie auf den übrigen Seiten durch unzugängliches Gelände geschützt sind.
Beispiele für Burgen mit Halsgräben im klassischen Sinne sind die Burg Liebenstein, das Schloss Rochlitz, die Burg Kriebstein und die Isenburg.
Werden weitere Teile einer Burg, zum Beispiel Vor- und Kernburg, mit einem solchen Graben voneinander getrennt, spricht man von einem Abschnittsgraben.