Пиро́лиз (от греч. πῦρ – огонь и ...лиз; устаревшее – термическое разложение, пирогенетическое превращение, сухая перегонка), разложение или другие превращения химических соединений под действием высокой температуры. Проводится в инертной среде (без доступа воздуха).

Обычно термин используют в более узком смысле и определяют пиролиз как высокотемпературный процесс глубокого термического превращения природных источников органического сырья – нефти, газа, угля, сланцев, древесины и др., заключающийся в деструкции молекул исходных веществ с образованием продуктов меньшей молекулярной массы (в том числе простых веществ), а также изомеризации, дегидрогенизации, полимеризации или поликонденсации исходных соединений и продуктов их превращения.

В промышленных условиях пиролиз чаще всего осуществляется в проточных системах, реже в аппаратах периодического действия. Высокие температуры (до 1200 °C), короткое время (доли секунды) пребывания реагентов в зоне реакции с последующим быстрым охлаждением продуктов пиролиза, разбавление сырья водяным паром способствуют преимущественному расщеплению углеводородов и их производных с образованием значительного количества газа, богатого ненасыщенными углеводородами. Наряду с газом образуется побочный жидкий продукт пиролиза – смола, для которой характерна высокая концентрация ароматических углеводородов. Пиролиз наиболее тяжёлых видов сырья сопровождается значительными отложениями кокса. Разработаны различные модификации процесса: пиролиз с использованием газообразных (водяной пар, водород и др.) теплоносителей, пиролиз с применением катализаторов или инициирующих добавок, пиролиз в присутствии водорода (гидропиролиз), пиролиз в расплаве металлов и солей.

С использованием пиролиза при крекинге (термическом), коксовании, полукоксовании, пиролиза древесины, пиролиза нефтяного сырья, термической деструкции органических отходов получают топлива и масла, а также сырьё для химического синтеза, в первую очередь ненасыщенные и ароматические углеводороды (этилен, пропилен, бутадиен, ацетилен, бензол, толуол и др.) для промышленного органического синтеза. Промышленное применение находит также пиролиз карбонилов металлов с образованием металлических порошков, пиролиз карбоната кальция CaCO₃ с образованием оксида кальция CaO, пирогидролиз некоторых неорганических солей в оксиды и др. Пиролиз аэрозолей используют в нанотехнологии для получения наночастиц и нанесения нанопокрытий. Пиролиз используется также для аналитических целей.