Unter einer Homolyse versteht man die symmetrische Spaltung einer kovalenten Bindung. Die Spaltung der Bindung erfolgt also so, dass jedes Spaltprodukt genau eines der beiden Bindungeselektronen erhält.
Homolytische Spaltung eines Brom-Moleküls in zwei Brom-Radikale. Die blauen Kügelchen stehen für die Bindungselektronen der kovalenten Bindung zwischen den beiden Brom-Atomen.
Bei der Homolyse muss die Bindungsdissoziationsenergie der jeweiligen Bindung überwunden werden. Das kann thermisch, also durch Zufuhr von Wärmeenergie, oder photolytisch, also durch Zufuhr energiereicher elektromagnetischer Strahlung (UV, sichtbares Licht) geschehen.
Bei einer Homolyse entstehen stets Radikale, also Teilchen, die eine nur einfach besetzte Kugelwolke besitzen. Bei den Reaktionsmechanismen der organischen Chemie ist vor allem die radikalische Substitution sowie die radikalische Addition zu nennen; hier finden bei jedem Reaktionsschritt Homolysen statt.
Auch die Spaltung von FCKW-Molekülen durch UV-Licht in der Erdatmosphäre ist eine Homolyse, eine Homolyse, die einen erheblichen Beitrag zur Bildung des Ozonloches leistet.