ガス化溶融（ガス化改質方式）では、一般廃棄物や産業廃棄物を高濃度の酸素を吹き込みながら、ガス化溶融し、発生した熱分解ガスを改質し、合成ガスを回収するとともに、メタルやスラグなど、再利用可能な資源を回収する。
このプロセスは、今回取り上げた他のリサイクル技術と異なり、プラスチックだけを単独で処理できるものではなく、対象が混合ごみであること、またガス化・熱分解に際しては酸素を使用している。

２００３年現在、商業運転中のプラントは、川崎製鉄(株)（現JFE）千葉製鉄所内にある。同プラントの事業主体であるジャパンリサイクル(株)は容器包装リサイクル法に基づく再商品化事業者として容器包装リサイクル法の「その他プラスチック」を受け入れているが、それ以外に建設廃材を中心とした産業廃棄物を受け入れて処理している。 なお、処理対象物の熱量は、3,500kcal/�s程度までが適正であるという。
次に、ガス精製後、得られた合成ガスの用途を次図に示す。
ジャパンリサイクル(株)の場合、精製した合成ガスを、川崎製鉄（現JFE）の千葉製鉄所に販売している。
一般に、ガスは燃料として利用されるケースが多いが、施設がコンビナートに併設されている場合、工業原料として利用することも可能であるという。