Пиролиз представляет собой процесс изменения химической структуры вещества под воздействием тепла. В ходе этого процесса в результате перегруппировки или распада первоначальной структуры образуется одно или несколько новых соединений, химически отличающихся от исходного вещества. Эти изменения могут происходить постадийно с образованием промежуточных продуктов и взаимодействием их, что приводит к образованию конечных продуктов.

Пиролиз может происходить и в присутствии других веществ, не изменяющихся в ходе процесса.

Подобные материалы могут катализировать или ингибировать процесс пиролиза.

Нагревание для активизации реакций двух или более соединений в исходном веществе не является пиролизом.

Многие процессы пиролиза, имеющие промышленное значение, используют для преобразования исходных веществ, являющихся сложными смесями. При этом могут происходить сложные реакции в дополнение к пиролизу одного или нескольких соединений. На такого типа пиролитических процессах основаны нефте- и углехимические производства, дающие значительную часть всей химической продукции.

Пиролиз может проводиться с материалами, находящимися в твердом, жидком, газообразном состоянии, а также в растворах. Большинство процессов пиролиза осуществляется при высоких температурах; однако некоторые вещества подвергаются пиролизу и при низких температурах. Бензамид может быть превращен в фенилизоцианат при 60°С и атмосферном давлении. Необходимо только, чтобы температура была достаточной для повышения энергии вещества до точки молекулярной нестабильности. Для активизации реакции и для регулирования ее скорости и состава продуктов пиролиза можно изменять температуру, а также использовать повышенное давление, вакуум и катализатор.

Пиролиз может быть использован для проведения изомеризации, дегидрирования, полимеризации, циклизации и деструкции органических соединений. Некоторые неорганические соединения также подвергаются пиролизу, при этом обычно происходит разложение их на более простые молекулы. Пиролиз может происходить и при обжиге, хотя здесь основным процессом является окисление.

Начальным процессом большей части современных химических производств является пиролиз нефти, угля и природного газа. Процесс термического и каталитического крекинга нефти при получении топлива, смазочных материалов и ряда нефтехимических продуктов является, по существу, пиролизом, хотя при этом происходят также другие сложные реакции.

Пиролиз угля приводит к образованию кокса, бензола, нафталина и множества других ароматических соединений.

Пиролиз природного газа дает сажу, этилен, пропилен и другие химические вещества, необходимые для производства полимеров. Другие реакции, происходящие при пиролизе природного газа, приводят к образованию метилового спирта, формальдегида и хлороформа. С помощью пиролиза различные чистые вещества и их производные могут быть превращены в другие продукты, имеющие промышленное значение (например, уксусная кислота пиролизуется с образованием кетена).