裂解（英语：pyrolysis，或称热解、热裂、热裂解、高温裂解）指有机物质于无氧气存在下的高温（英语：Thermal decomposition）分解反应。它涉及的化学成分和物理相位的同时变化，并且是不可逆的反应。
裂解与干馏及烷烃的裂化反应有相似之处，同属于热分解反应（英语：Thermal decomposition）；但由于细部的差异与专门用途的不同，因此有不同的称呼，如干馏、破坏蒸馏（英语：destructive distillation），和裂化反应。如果裂解的温度再升高，则会发生碳化反应（英语：Carbonization），所有的反应物都会转变为碳。
裂解与燃烧和水解等其他工艺不同之处在于它通常不涉及与氧，水或任何其它试剂的反应 ，但是在实作上，不一定会在完全无氧的环境下进行热裂解反应，因为任何裂解系统中都存在一些空气（含有氧），因此会发生少量的氧化反应。此外，若着火时（如:火灾）氧气供应较少，便会发生类似裂解的反应，这也是目前研究裂解反应机理和性质的重要原因。
裂解可分为以下几种主要类型：
裂解工艺被大量使用在化学工业中，裂解反应可用于合成化工产品，比如二氯乙烯裂解可生成聚氯乙烯（PVC）。此外，也可用于将生物质能或废料转化为低害或可以利用的物质，例如用此法来制取合成气、碳烟、木醋液或生质柴油等生质燃料（生物能源）。
热解也用于制造纳米颗粒，氧化锆，和氧化物利用超声波喷嘴（英语：Ultrasonic nozzle）的超声喷雾裂解工艺（USP）。
裂解亦可运用于分析化学，以分析复杂化合物的结构，例如裂解气相色谱-质谱法（英语：Pyrolysis–gas chromatography–mass spectrometry）和放射性碳定年法。事实上，许多重要的化学物质，例如磷和硫酸，最初是由该方法获得的。
