Thuật ngữ Nhựa có thể phân hủy dùng để chỉ một vật liệu duy trì độ bền cơ học trong quá trình sử dụng thực tế nhưng phân hủy thành các hợp chất trọng lượng thấp và các sản phẩm phụ không độc hại sau khi sử dụng.[16] Sự phân hủy này được thực hiện thông qua một cuộc tấn công của vi sinh vật vào vật liệu, mà điển hình là một loại polymer không tan trong nước.[4] Các vật liệu như vậy có thể thu được thông qua tổng hợp hóa học, lên men bởi các vi sinh vật và từ các sản phẩm tự nhiên biến đổi hóa học.[17]

Nhựa phân hủy sinh học với tốc độ khác nhau nhiều. Hệ thống ống nước dựa trên PVC được chọn để xử lý nước thải vì PVC chống lại sự phân hủy sinh học. Mặt khác, một số vật liệu đóng gói đang được phát triển sẽ dễ dàng xuống cấp khi tiếp xúc với môi trường.[18] Ví dụ về các polyme tổng hợp phân hủy sinh học nhanh chóng bao gồm polycaprolactone, các polyesters khác và este thơm-aliphatic, do liên kết este của chúng dễ bị nước tấn công. Một ví dụ nổi bật là poly-3-hydroxybutyrate, axit polylactic có nguồn gốc mới và polycaprolactone tổng hợp. Những người khác là cellulose acetate dựa trên cellulose và celluloid (cellulose nitrate).

Trong điều kiện oxy thấp, nhựa phân hủy chậm hơn. Quá trình phân hủy có thể được tăng tốc trong đống phân ủ được thiết kế đặc biệt. Nhựa dựa trên tinh bột sẽ xuống cấp trong vòng hai đến bốn tháng trong thùng ủ phân tại nhà, trong khi axit polylactic phần lớn không bị phân hủy, đòi hỏi nhiệt độ cao hơn.[19] Polycaprolactone và polycaprolactone-tinh bột tổng hợp phân hủy chậm hơn, nhưng hàm lượng tinh bột tăng tốc độ phân hủy bằng cách để lại một polycaprolactone bề mặt cao, xốp. Tuy nhiên, phải mất nhiều tháng.[20]

Năm 2016, một loại vi khuẩn có tên Ideonella sakaiensis đã được tìm thấy để phân hủy sinh học PET.

Nhiều nhà sản xuất nhựa đã nỗ lực, thậm chí nói rằng nhựa của họ có thể phân hủy được, điển hình là với việc liệt kê tinh bột ngô là một thành phần. Tuy nhiên, những tuyên bố này là đáng ngờ bởi vì ngành công nghiệp nhựa hoạt động theo định nghĩa riêng của nó về chất trộn: