分解燃燒是一種特殊的燃燒過程，涉及固體或不易揮發的液體物質在受熱時先發生熱分解，產生可燃氣體，然後這些氣體與氧氣發生燃燒反應。
這種燃燒方式與蒸發燃燒不同，後者涉及物質直接從液態或固態轉變為氣態並燃燒，而在分解燃燒中，物質在分解過程中釋放出可燃氣體，這些氣體隨後燃燒。木材、紙張、棉、麻等天然材料以及合成高分子材料，如熱固性塑膠和合成橡膠，都會經歷分解燃燒。例如，木材在遇火時首先失去水分，隨著溫度的升高，會進入熱分解階段，分解出如水蒸氣、二氧化碳等物質。當溫度進一步升高時，木材會釋放出一氧化碳、甲烷、乙烯等可燃氣體，這些氣體的燃燒形成明亮的火焰。如果木材繼續燃燒，溫度達到200℃以上，可燃氣體逐漸燃燒殆盡，木材最終變為木炭。