La décomposition thermique est une réaction chimique dans laquelle la chaleur provoque la rupture d'une substance en deux substances différentes ou plus. La chaleur est utilisée pour briser les liaisons qui maintiennent les atomes des molécules d'origine ensemble, de sorte que la la réaction consomme généralement plus d'énergie thermique qu'elle n'en libère.
Les matériaux les plus courants qui subissent une décomposition thermique sont les carbonates métalliques, ainsi que certains oxydes métalliques.
Il existe des cas où la décomposition thermique libère réellement de la chaleur, malgré le fait qu'elle nécessite un apport externe pour démarrer la réaction. Dans de tels cas, la réaction peut commencer à s'alimenter, provoquant parfois même une réaction en chaîne explosive.
