Depolimeryzacja – reakcja chemiczna rozpadu polimeru (związku wielkocząsteczkowego) na monomery, zachodząca tak samo jak reakcja polimeryzacji, tyle że w przeciwną stronę.
Depolimeryzacją nazywa się proces, w którym głównym produktem są wyjściowe monomery. Jeśli proces rozkładu polimeru przebiega z wytworzeniem innych produktów nazywa się go degradacją. Przykładem degradacji (a nie depolimeryzacji) jest np. rozkład usieciowanej żywicy fenolowo-formaldehydowej (bakelit), która pod wpływem wysokiej temperatury rozkłada się na mieszaninę wielu związków.
Wiele procesów polimeryzacji zachodzi w warunkach bliskich równowagi, towarzyszy im więc znaczny udział depolimeryzacji. Zmieniając warunki termodynamiczne procesu (temperatura, ciśnienie, stężenie reagentów) można zmieniać udział reakcji polimeryzacji do depolimeryzacji. Niemal dla każdego procesu polimeryzacji istnieje tzw. temperatura sufitowa i ciśnienie sufitowe. Są to takie warunki w których proces depolimeryzacji zaczyna przeważać nad polimeryzacją.