石油组成比较复杂，即使成油品，也是众多组分的混合物。例如汽油中就含有上百种碳氢化合物，它们的沸点范围从室温到200℃，其主要组分为烷烃、环烷烃、烯烃和芳香烃。
当石油作为燃料燃烧时，可以直接利用这些混合物。但将石油作为化工原料时，必须先将其中所含的各种化合物通过化学反应转化成分子较小的烃类，如乙烯、丙烯、苯和甲苯等，这个重任就落在乙烯装置的龙头—裂解炉来完成。目前，世界上石油化工产品的原料主要出自裂解炉。
裂解炉以轻烃、石脑油、柴油等作为裂解原料，在水蒸气的伴随下，约在800℃的高温下，在很短的时间里（0.2秒或更短）完成裂解反应，形成低分子量的烃类，再经过分离提纯就可得到目的产物：三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯和二甲苯）和副产物（裂解焦油等）。通常用乙烯、丙烯的产率和能量消耗来衡量裂解炉的技术水平。目前，经济合理的裂解装置，其乙烯年生产能力都在60万吨甚至达到百万吨以上，所以，工业裂解炉绝大多数是钢铁构成的庞然大物。
工业上采用的是管式裂解炉，它和蒸汽锅炉一样，炉内有许多按一定规则排列的合金钢管。蒸汽锅炉管内通水，管外烧火加热，在一定温度下使水变蒸汽；而裂解炉和烧锅炉的道理一样，只不过管子内通的是裂解原料。裂解原料经预热后，与过热蒸汽混合进入裂解炉上部即对流段炉管，将裂解原料升温至600℃左右，此时原料全部气化，然后进入裂解炉下部即辐射段炉管，此时辐射段炉膛温度高达1000℃，气化的原料很快升至800℃左右，发生裂解反应。裂解是强吸热反应，燃料气通过喷嘴喷入炉膛燃烧，以加热辐射段炉管，燃烧后的高温烟气继续加热对流段炉管，然后从烟囱排出。
从裂解炉出来的高温裂解气，立即进入废热锅炉，一方面回收裂解气的热量，产生高压蒸汽，用以驱动各种机泵，另一方面必须使裂解气快速降温至500℃以下，防止继续发生反应。降温后的裂解气进入急冷系统，进一步冷却，除去液体产物，再送至压缩分离部分。
裂解过程中，除了生成以“三烯”为主的气体产物和以“三苯”为主的液体产物以及裂解焦油等副产物外，还有少量的焦炭结在裂解炉管内壁和废热锅炉的换热管内。这就像饭锅底结的锅巴和水壶底结的水垢一样，影响传热，必须定期清除，称为“清焦”。两次清焦的间隔，称为裂解炉的运转周期，运转周期越长效率越高。
裂解反应对石油化工的发展相当重要，可以说没有石油裂解就没有石油化工行业，所以人们才会把裂解炉称为石油化工的龙头。
