Напрямок термічного крекінгу залежить від природи вуглеводневої сировини, її молекулярної маси та умов проведення процесу. Термічний крекінг протікає в основному по радикально-ланцюговому механізму з розривом зв'язків С-С в парафінових молекулах (С5 і вище), нафтенових, алкілароматичних і висококиплячих неграничних вуглеводнів нафтової сировини і зв'язку С-H в низькомолекулярних парафінових та інших вуглеводнях. Одночасно з розривом зв'язків відбуваються реакції полімеризації (неграничні і циклопарафінові вуглеводні) і конденсації (циклізації; неграничні, нафто-і алкілароматичні та інші вуглеводні), що призводять до утворення смолисто-асфальтенового крекінг-залишку і коксу. Найважливішими параметрами, що визначають напрямок і швидкість протікання термічного крекінгу, є температура, тривалість і тиск. Процес починає в помітному ступені протікати при 300-350°C і описується кінетичним рівнянням першого порядку. Температурна залежність константи швидкості підпорядковується рівнянню Арреніуса. Зміни тиску впливають на склад продуктів процесу (наприклад, на вихід залишкових фракцій і коксу) внаслідок зміни швидкостей і характеру вторинних реакцій полімеризації і конденсації, а також обсягу реакційної суміші.