化学循环再造则是指通过解聚合的方法，拆除缩聚作用或者加成聚合作用，使聚合物还原成单体。可以使用此类方法回收的塑料包括聚脂如汽水瓶的PET塑料、聚酰胺如地毡的尼龙、聚氨脂如汽车座位的泡沫塑料等。对于长链聚合物，可使用化学方法以及热力将链打断。若解聚合的目的是还原原来制造聚合物的化学品，此过程被称为原料或单体制造。将聚合物分解为各种化学物质后，即可回收循环再造用作原料的化学品，或是将各种化学物质充当燃料；也可取一部分作原料，另一部分作燃料。原料循环再造虽包括化学循环再造，但其指的是用热力将聚烯烃和取代聚烯烃类解聚合，使之变成各种较小的烯烃类中间体。
这种中间体与汽油或润滑油并没有太大分别。在某些情况下，可以利用热力将加成聚合物解聚合，直接还原为单体，回收率相当高。例如，聚苯乙烯还原为苯乙烯，以及将聚甲基丙烯酸甲脂还原为甲基丙烯酸甲脂。到目前为止，已经有多种工业用的聚合方法可以从塑料中回收循环再造合成单体或原料。

还有一些方法正在研发中。回收单体原料的解聚合工序须有效。也就是说，须要有很高的单体回收率和很少的废物产出量。一些塑料由于其化学性质，因而适宜使用热力解聚合的方法。PET和某些聚酰胺以及聚氨脂都可以很有效地解聚合，生产出的合成化学品可用于制造新塑料，与原始聚合物并无明显差别。PET塑料瓶是常见的饮料容器之一，尤其是在发达国家，其使用量更是可观。日本就是其中一个典型。1997年，日本PET塑料瓶的生产量已达将近22万吨，但却只有十分之一会被回收再造。随着环保问题逐渐成为全球的焦点，回收已经成为各种工业须考虑的后加工程序，促使各国的政府施行废物回收计划。日本政府和企业也响应，随之而来是对PET塑料瓶回收所需设备的需求的上升。日本T公司顺应潮流，从欧洲引进自动筛选消费后塑料瓶的机器，又从北美洲购入拆解塑料瓶捆包的碎包机。来自欧洲的自动塑料瓶筛选机能自动辨别PET、PVC、PE、PP、PS、PA、ABS等8种物料。不论塑料瓶上是否贴有标签，或是塑料瓶是否已经变形，它都能以每秒5-7个的速度将塑料瓶分类。回收后的塑料颗粒，T公司将之制成衣服。