食品用として使用したＰＥＴボトルをリサイクルして再び食品用ＰＥＴボトルとして使用する完全循環型リサイクルシステムのことをボトルtoボトルと呼びます。（ただし、再使用する、いわゆるリターナブルＰＥＴボトルは含みません）。
再商品化に当たっては安全衛生性だけでなく、利用者（メーカー、消費者）が安心して使用できることが前提です。

2004年3月に内閣府食品安全委員会にて帝人ファイバー（株）の化学分解法によるボトルtoボトルについて、再生ＰＥＴ樹脂の食品に直接接する用途への使用が認められました。
同年9月には（株）ペットリバース（現ペットリファインテクノロジー(株)）の化学分解法アイエス法についても、内閣府食品安全委員会にて同様の承認が得られています。

食品用ＰＥＴボトルを粉砕・洗浄し、原油由来のPET樹脂を製造するのと逆の反応で分解してPET樹脂の原料モノマーまで戻し（その工程で他素材や不純物を除去）、再度PET樹脂を製造します。あとは通常と同じ方法でボトル製造し、中身を充填します。

ボトルtoボトルは、天然資源を採掘する必要がないことで省資源に貢献しています。これをLCI（ライフサイクルインベントリー）の手法で計算すると、下表の通りボトルtoボトルのPET樹脂を製造する際の工程エネルギーは、石油由来のボトル用PET樹脂の工程エネルギーと同等であり、エネルギー負荷合計は約半分に抑えられます。

現在、化学分解法ボトルtoボトルは国内では1社が対応しています。
（株）ペットリバースは東洋製罐（株）に経営を譲渡し、2008年10月より、東洋製罐（株）の100%子会社である新会社ペットリファインテクノロジー（株）にて化学分解法ボトルtoボトルの事業を継続しています。
なお、帝人グループは化学分解法ボトルtoボトルの生産は停止しており、ポリエステル繊維への再生のみを行っています。

日本がはじめてです。

化学分解法は、ＰＥＴ樹脂の原料まで戻して再度ＰＥＴ樹脂を製造するもので、何度でも繰り返し再生することが出来ます。現在のマテリアルリサイクルの技術では異物の完全除去をおこなうことは困難です。リユースＰＥＴボトルも傷付きや臭いの吸着があり、繰り返し使用には限界があります。ボトルtoボトルは高度な資源循環型リサイクルと位置づけることができます。

メカニカルリサイクルはマテリアルリサイクルで得られた再生樹脂を再度、熱・真空・清浄ガスで洗浄し、さらに品質の高い樹脂にする、いわゆる「超洗浄法」です。
メカニカルリサイクル法ボトルtoボトルはこのメカニカルリサイクル法の再生材を混ぜて新ボトルに使用する方法です。