균형 분해(均衡分解, 영어: homolysis 또는 homolytic fission)는 화학에서 화합물이 분해될 때 화학 결합을 이루고 있던 공유 전자쌍이 각 화학종으로 하나씩 균등하게 나뉘어 넘어가는 결합 절단 방식을 의미한다. 이는 화학 결합이 절단되는 두 가지 주요 방식 중 하나로, 다른 하나는 결합 전자쌍이 한쪽 화학종으로만 모두 넘어가는 불균형 분해(heterolysis)이다.
균형 분해는 주로 비극성 조건에서 일어나며, 결합 에너지가 비교적 높은 결합이 열, 빛(광분해), 또는 라디칼 개시제에 의해 절단될 때 발생한다. 이 과정에서 생성된 각 화학종은 하나의 홀전자를 가지게 되며, 이를 자유 라디칼(free radical)이라고 한다. 따라서 균형 분해는 자유 라디칼 반응(radical reaction)의 핵심적인 개시 단계로 작용한다. 예를 들어, 염소 분자(Cl₂)가 자외선에 의해 두 개의 염소 라디칼(Cl·)로 분해되는 반응이 대표적인 균형 분해에 해당한다.
균형 분해는 유기 화학, 고분자 화학, 생화학 등 다양한 화학 분야에서 반응 메커니즘을 이해하는 데 중요한 개념으로 사용된다.
