熱裂解是指在無氧或低氧環境下，生物質被加熱升溫引起分子分解產生焦炭和可冷氣體產物的過程。最終可以產生燃氣、液體油和固形炭的過程。熱解技術能源回收性好，環境污染小，這也是熱解處理最優越、最有意義之處。其基本原理如圖所示，有機物在高溫反應器內加熱分解成氣體，經干餾、冷凝處理得到可燃氣體、油和固炭的過程。
生活垃圾的熱裂解反應可以歸納為三大類：1、聚合物通過解聚反應生成單體；2、聚合物分子鏈無規則斷裂，產物低分子化合物；3、通過取代基或者官能團的消除過程產生小分子，伴隨有不飽和物交聯乃至結焦。
生活垃圾熱裂解是一個復雜連續的反應過程，無法用反應式來描述。熱裂解反應過程中包含了有機物斷鍵和異構化等復雜的化學反應。而且每一種類垃圾的熱裂解反應條件、過程、產物都不盡相同。在熱解過程中，其中間產物存在兩種變化趨勢，一方面由大分子變成小分子直至氣體，另一方面又由小分子聚合成較大的分子的聚合。
