La descomposición térmica es una reacción química en la que el calor hace que una sustancia se rompa en dos o más sustancias diferentes. El calor se usa para romper los enlaces que mantienen unidos los átomos de las moléculas originales, La reacción generalmente consume más energía térmica de la que libera.
Los materiales más comunes que sufren descomposición térmica son los carbonatos metálicos, junto con algunos óxidos metálicos.
Hay casos en los que la descomposición térmica en realidad libera calor, a pesar de que requiere una entrada externa para iniciar la reacción. En tales casos, la reacción puede comenzar a alimentarse, a veces incluso causando una reacción en cadena explosiva.