In chemisch-physikalischen Behandlungsanlagen werden überwiegend flüssige gefährliche Abfälle behandelt. Hierbei werden chemisch-physikalische Reaktionen zur Stoffumwandlung (z. B. Neutralisation, Oxidation, Reduktion) genutzt. Vorab wird häufig eine Konzentration der gefährlichen Inhaltsstoffe vorgenommen (z. B. durch Filtrierung, Sedimentation, Destillation, Ionenaustausch), um die Reaktionsbedingungen oder die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu verbessern.
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 „Abfallbehandlungsanlagen” (Amtsblatt C 275/15 der EU vom 25.10.2006) beschrieben.
Nach der Anlieferung werden die zu behandelnden Abfälle im Labor untersucht. Hier werden die enthaltenen Stoffe identifiziert 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 Behandlungsprozesses wird kontrolliert, um eine möglichst vollständige Umwandlung oder Zerstörung der Schadstoffe zu gewährleisten.
Nach Erhebungen des statistischen Bundesamtes wurden 2010 in Deutschland etwa 5,4 Millionen Tonnen gefährliche Abfälle in chemisch-physikalischen Behandlungsanlagen behandelt.