熱分解(或熱裂解)是利用熱能切斷大分子量的有機物(碳氫化合物)，使之轉變為含碳數更少的低分子量物質的工藝過程。煉油工業早已用來裂解烴類制取低級烯烴。固體有機廢物處理中應用熱分解是后來發展起來的，可以說是熱分解技術的新領域。熱分解在固體廢物方面的應用是物料干燥、蒸餾出其中的揮發性成分并導致某些化學反應。雖然熱分解的形式也可包括燃燒，但熱分解常用間接加熱而不用直接加熱。現在大多數熱解固體廢物的系統正是包含著一種一定限度空氣不足的燃燒過程。通過熱分解可在一定溫度條件下，從有機廢物中直接回收燃料油、氣等。但是并非所有有機廢物都適合于熱分解，在選擇熱分解技術時，必需充分研究廢物性質、組成和數量，充分考慮其經濟性。適于熱分解的固體廢物有廢塑料(含氯者除外)、廢橡膠、廢輪胎、廢油及油泥、廢有機污染物等。

固體廢物熱分解一般采用豎爐、回轉爐、高溫熔化爐和流化床爐等。