化學分解可用于多種廢舊塑料，但目前只用于熱塑性聚酯類、聚氨酯類等具有極性的材料。其分解方法也有多種，主要有催化劑分解法和試劑分解法。
化學分解即通過化學的方法把廢棄塑料分解成小分子單體。這種工藝設備簡單，分解產物標準、均勻、易控制，且產物不需要分離和純化，但只能用于單一品種的塑料，而且必須是經過預處理的廢舊塑料。
催化分解法是在復合催化劑的作用下，在常溫常壓下進行分解反應。分解產物為廢舊聚合物的原單體。此種分解方法工藝簡單，但對于催化劑的選用，裝載比較精細。處理聚酯所需的復合催化劑為醋酸鋰，醋酸鈣，醋酸鋅。
試劑分解法中醇解應用最為廣泛，將廢舊塑料進行清潔干燥等預處理，破碎后送入反應器中。分解后可獲得多元醇類產品。水解反應也是一種較為方便的回收手段，使縮合反應的逆反應，所以水解的對象也多位縮聚物。由于這些分子中具有羥基形成的眾多氫鍵，分子間作用力強，故可作為塑料材料，但也由于它的基團具有親水性或易水解性，其最終產物為葡萄糖。
