是指在隔绝空气或供给少量空气的条件下，通过热化学转换，将生物质转变成为木炭、液体和气体等低分子物质的过程。生物质热解技术能够以较低的成本、连续化生产工艺，将常规方法难以处理的低能量密度的生物质转化为高能量密度的气、液、固产物，减少了生物质的体积，便于储存和运输。同时还能从生物油中提取高附加值的化学品。

包括原料的预处理、热解以及热解产物的分离与收集。预处理包括干燥和粉碎。干燥生物质能有效降低生物质热解产物中水分含量，一般含水量（质量分数）应控制在10%以下，从而改善生物油的粘度、pH值、稳定性和存储期。粉碎到合适的粒度有利于热质传递和热解产物的形成。此外，预处理阶段还可能需要进行清洗或添加催化剂，以达到生产某些特定化学品的目的。热解液化技术的关键在于要有很高的加热速率和热传递速率，短的气体停留时间，严格控制温度以及热解挥发份的快速冷却。只有满足这样的要求，才能最大限度地提高产物中油的比例。热解产物的分离与收集包括气相中焦炭灰分的分离和焦油的分离收集。生物质在热解过程中会产生一些小颗粒的焦炭，并且几乎所有的生物质中的灰分都留在了产物炭中。所以分离焦炭的同时也分离了灰分。这些小颗粒的焦炭和灰分会在热解蒸汽的二次热解中起到催化作用，并对生物油的稳定产生不利影响，因此，应采用过滤设备对气相中的焦炭进行分离。生物油的收集主要利用冷凝器快速冷凝来实现。