Selain pemakaian kembali (reuse), pemanfaatan limbah plastik dapat juga dilakukan dengan daur ulang (recycle). Daur ulang adalah proses dasar pengolahan kembali plastik bekas menjadi bijih plastik (pellet), yang merupakan bahan dasar pembentuk plastik. Dalam proses daur ulang plastik bekas, jenis dari bahan baku yang digunakan akan menentukan kualitas bijih plastik yang dihasilkan, contohnya kualitas bijih plastik terbaik yaitu dihasilkan dari bahan baku yang belum pernah didaur ulang sebelumnya. Umumnya pemanfaatan plastik bekas dengan cara daur ulang dilakukan oleh industri. Secara umum terdapat empat syarat yang harus dipenuhi agar plastik bekas dapat didaur ulang oleh industri. Di antaranya, plastik bekas harus dalam bentuk-bentuk tertentu atau disesuaikan dengan kebutuhan (misalnya biji, pellet, serbuk, dan pecahan), jenis plastik bekas harus homogen, tidak terkontaminasi, dan tidak teroksidasi. Untuk mengatasi berbagai kendala tersebut, biasanya plastik bekas harus mendapat proses penanganan pendahuluan terlebih dahulu, seperti pemisahan, pemotongan, pencucian, dan penghilangan kotoran atau zat-zat asing yang tidak dibutuhkan (contohnya, besi).
Proses daur ulang plastik bekas terutama dalam skala industri juga harus melihat karakteristik dari jenis plastiknya. Perlu untuk diketahui bahwa berdasarkan sifat fisiknya plastik dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu termoplastik dan termoset. Termoplastik adalah jenis plastik yang dapat didaur-ulang kembali melalui proses pemanasan ulang, contohnya plastik jenis polietilena (PE), polistiren (PS), ABS,dan polikarbonat (PC). Sebaliknya, termoset adalah jenis plastik yang tidak dapat didaurulang karena pemanasan ulang akan menyebabkan kerusakan pada molekul-molekul penyusun plastik, contohnya plastik jenis resin epoksi, bakelit, resin melamin, dan urea formaldehida. Saat ini industri daur ulang plastik bekas menjadi produk-produk plastik yang bernilai kembali telah berkembang dengan pesat. Hampir seluruh jenis plastik bekas dapat diproses kembali walaupun harus dilakukan pencampuran dengan bahan tambahan (additive) untuk meningkatkan kualitasnya.