热分解（或热裂解）是利用热能切断大分子量的有机物（碳氢化合物），使之转变为含碳数更少的低分子量物质的工艺过程。炼油工业早已用来裂解烃类制取低级烯烃。固体有机废物处理中应用热分解是后来发展起来的，可以说是热分解技术的新领域。热分解在固体废物方面的应用是物料干燥、蒸馏出其中的挥发性成分并导致某些化学反应。虽然热分解的形式也可包括燃烧，但热分解常用间接加热而不用直接加热。现在大多数热解固体废物的系统正是包含着一种一定限度空气不足的燃烧过程。通过热分解可在一定温度条件下，从有机废物中直接回收燃料油、气等。但是并非所有有机废物都适合于热分解，在选择热分解技术时，必须充分研究废物性质、组成和数量，充分考虑其经济性。适于热分解的固体废物有废塑料（含氯者除外）、废橡胶、废轮胎、废油及油泥、废有机污染物等。
固体废物热分解一般采用竖炉、回转炉、高温熔化炉和流化床炉等。