In chemisch-physikalischen Behandlungsanlagen werden überwiegend flüssige gefährliche Abfälle behandelt. Hierbei werden mittels physikalischer Verfahren zur Stofftrennung (z. B. Filtration, Sedimentation, Destillation, Strippen, Adsorption, Flotation, Ionenaustausch) und chemischer Verfahren zur Stoffumwandlung (z. B. Neutralisation, Fällung, Reduktion, Oxidation) die in den Abfällen enthaltenen Schadstoffe zurückgehalten bzw. in eine unschädliche Form umgewandelt. 

Chemisch-physikalische Behandlungsanlagen haben meist ein individuelles Konzept für Technik und Betrieb, das auf die zu behandelnden Abfälle abgestimmt ist. Der Stand der Technik ausgewählter Anlagentypen wird im BVT-Merkblatt „Abfallbehandlung” beschrieben.

Bei der Anlieferung werden die zu behandelnden Abfälle im Labor untersucht. Hier werden ein Abgleich der Zusammensetzung des angelieferten Abfalls mit den bereits hinterlegten Abfalldaten (Deklarationsanalyse) durchgeführt und ein Behandlungsplan festgelegt. Eine ordnungsgemäße Behandlung der Abfälle umfasst in der Regel mehrere aufeinanderfolgende Verfahrensschritte. Sie werden aufgrund der Zusammensetzung des Abfalls, seines Reaktionsverhaltens und des angestrebten Behandlungsergebnisses festgelegt.

Der gesamte Behandlungsprozess wird kontrolliert, um eine möglichst vollständige Umwandlung oder Zerstörung der Schadstoffe zu gewährleisten.

Nach Erhebungen des statistischen Bundesamtes wurden 2020 in Deutschland etwa 4,27 Millionen Tonnen gefährliche Abfälle in chemisch-physikalischen Behandlungsanlagen behandelt.