الدورة الكيميائية الحرارية عبارة عن وصف للطرق المستخدمة في فصل الماء إلى مكوناته من الهيدروجين والأكسجين وذلك فقط باستخدام طرق حرارية وتفاعلات كيميائية. يستخدم لفظ دورة للإشارة أن المواد الكيميائية الداخلة في هذه الدورة قابلة لإعادة التدوير.
في حال إضافة شغل إضافي للدورة فإنها تسمّى دورة هجينة.