Unter Pyrolyse ist die thermische Zersetzung chemischer Verbindungen bei hohen Temperaturen zu verstehen. Dabei werden Stoffe unter Luft- und Sauerstoffausschluss auf bis zu 1000 °C erhitzt. Im Vergleich zur Vergasung oder Verschwelung wird weniger organische Substanz zerstört. C-C- und C-H Bindungen der Ausgangsverbindungen überwiegend erhalten werden, aber in veränderter struktureller Zusammensetzung, d.h. dass die langkettigen und polymerartig aufgebauten Moleküle in kürzere zerlegt werden – es wird also ein Bindungsbruch erzeugt.

Bei lignozellulosehaltiger Biomasse sind Temperaturen von mindestens 250 °C erforderlich, um die Strukturen aufzubrechen. Ein wichtiger Faktor, der die bei der Pyrolyse entstehende Biokohle und ihre Eigenschaften beeinflusst, ist die Zeit. Die Eigenschaften der entstehenden Biokohle während des Pyrolyseprozesses hängen vom Design des Pyrolysereaktors und den Reaktionsparametern sowie der Biomasse und deren Partikelgröße, -form,-struktur und pH-Wert ab. Die entscheidenden Reaktionsparameter sind die Temperatur bzw. Aufheizrate, die Verweildauer im Reaktor, Katalysatoren und der Druck.