Isıl ayrışma, ısının bir maddenin iki veya daha fazla farklı maddeye kırılmasına neden olduğu kimyasal bir reaksiyondur. Isı, orijinal moleküllerin atomlarını bir arada tutan bağları parçalamak için kullanılır reaksiyon genellikle serbest bıraktığından daha fazla ısı enerjisi tüketir.
Termal ayrışmaya maruz kalan en yaygın malzemeler bazı metal oksitlerle birlikte metal karbonatlardır.
Reaksiyonu başlatmak için harici girdi gerektirmesine rağmen, termal ayrışmanın gerçekte ısı saldığı durumlar vardır. Bu gibi durumlarda, reaksiyon patlayıcı bir zincir reaksiyonuna neden olsa bile, bazen kendi kendine yakıt almaya başlayabilir.