輪胎主要是由交聯的橡膠分子和一些無機填料組成，其中橡膠分子的化學特性決定了廢輪胎的裂解條件。通常，輪胎中使用的橡膠包括天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠，其中，天然橡膠在加工成輪胎的過程中使用的硫化劑比較少，因此天然橡膠的熱分解溫度是最低的。研究表明，天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠的熱降解溫度分別為250-275℃、400-425℃和425-450℃。

廢輪胎的整個熱解過程主要涉及液化、中間產物縮合以及進一步轉化，中間產物包括了由Diels-Alder反應、環化反應和脫氫等反應產生的自由基、單體和二聚體等。值得注意的是，異戊二烯和檸檬烯是天然橡膠熱解的主要產物，其中兩個異戊二烯分子通過Diels-Alder反應可以轉化為一個檸檬烯分子，而高溫會促進檸檬烯進一步脫氫生成為苯及其衍生物。類似地，丁苯橡膠在熱解過程中生成苯乙烯和丁二烯單體，這些單體在高溫下進一步轉化為苯的衍生物或短鏈的烷烴。順丁橡膠裂解的中間產物丁二烯易轉化為環戊二烯。多環芳烴，如芴、蒽、菲等會在輪胎裂解的過程中不可避免的形成，這是因為一些中間產物，如苯衍生物、碳氫化合物等可以很容易地通過Diels-Alder反應進行縮合或發生自由基反應。通常，多環芳烴主要存在于裂解油中，而在裂解炭黑中的含量一般低于1%。