Phân hủy nhiệt là một phản ứng hóa học trong đó nhiệt làm cho một chất phân hủy thành hai hoặc nhiều chất khác nhau. Nhiệt được sử dụng để phá vỡ các liên kết giữ các nguyên tử của các phân tử ban đầu với nhau, do đó phản ứng thường tiêu thụ nhiều nhiệt năng hơn là nó tỏa ra.
Các vật liệu phổ biến nhất bị phân hủy do nhiệt là cacbonat kim loại, cùng với một số oxit kim loại.
Có những trường hợp mà sự phân hủy nhiệt thực sự giải phóng nhiệt, mặc dù thực tế là nó yêu cầu đầu vào bên ngoài để bắt đầu phản ứng. Trong những trường hợp như vậy, phản ứng có thể bắt đầu tự cung cấp nhiên liệu, thậm chí đôi khi gây ra phản ứng dây chuyền bùng nổ.
