废塑料经分拣、破碎、熔融后进入热分解反应器内，将反应器升温，废塑料熔融为高黏度的液体，并在一定温度下发生热解，生成相对分子质量较小的物质。各种废塑料的热分解温度各不相同，但基本在350～500℃的范围内。用此工艺处理废塑料，既可以减轻环境污染，又可以回收汽油、柴油等油品，收率可达80%以上，具有一定的现实意义。目前我国在废塑料回收方面也多采用该技术，即通过高温裂解或催化裂解两种方式来回收燃料（油、汽），但一般规模较小，而且在塑料裂解过程中，由于各种原因（如塑料受热产生高黏度熔化物难以输送；塑料的导热性差，达到热分解温度的时间较长等）造成能耗高、易发生炭化堵塞管道、工艺不易控制、处理时间长等缺点。因此研究开发环境良好的化学工艺过程是非常必要的。
裂解废塑料通常分为热裂解和催化裂解。
（1）热裂解。废塑料的分离较为复杂，若将它们分类后再裂解，要花费一定的设备投资、能源和时间，回收成本较高。热裂解一般是在反应器中使那些无法分选和污染的废塑料加热到其分解温度（600～900℃）使其分解，吸收、净化得到可利用分解物，主要利用废塑料热裂解温度特性的差异采用分段热裂解分离回收。
各种废塑料都有自己的热裂解温度特性，对常见的废塑料聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯通常进行分段热裂解。通过控制热裂解温度，对废塑料混合物进行分段裂解。如在低温阶段对聚苯乙烯进行热裂解，可回收具有较高价值的苯乙烯单体和轻质燃料油，高温阶段回收重质燃料油。
（2）催化裂解。热裂解反应温度要求高，难以控制。为降低温度，节约成本，提高产率，常使用催化剂催化裂解。废塑料催化裂解制燃料油技术在世界范围内已有成功的先例。我国的北京、西安、广州等城市也建立了一些小规模的废塑料油化工厂。