거열형은 전근대의 사형 집행 방식 중 하나로, 중국의 경우 진시황(秦始皇)이 태후와 사통한 노애(嫪毐)를 잡아 거열형에 처한 것으로 보아 이미 고대에 시행되었음을 알 수 있다. 『좌전(左傳)』에 거열을 ‘환(轘)’이라고도 해, 환형(轘刑), 환렬(轘裂)이라고도 칭했다. 이후 수 · 당이 율령(律令) 제도를 실시해 오형(五刑) 제도를 채택함에 따라 이 형벌은 법전 상에서 없어졌으며, 송 · 명의 율에서도 제외되었다.
우리나라에서는 신라 경문왕 14년에 반역을 꾀한 이찬(伊湌) 근종(近宗)을 거열형에 처한 것이 기록된 『삼국사기』를 통해 삼국시대부터 거열형이 시행되었음을 알 수 있으며, 『고려사』 형법지에도 거열형의 실례가 보인다. 조선시대의 경우 중국의 『대명률』을 수용하여 능지처사형을 시행했지만, 집행 방식은 거열로 하였다. 1397년(태조 6) 반포한 『경제육전』 형전에 원악향리(元惡鄕吏)는 능지나 거열 같은 중형을 시행하고 그 시체를 토막내 돌린다는 의미의 전형회시(典刑回示)에 처한다고 규정되어 있는 것을 보면, 거열형은 이미 조선 초부터 법제화되었음을 알 수 있다.
이러한 거열형은 대개 모반(謀反) 대역(大逆)이나 강상죄(綱常罪)를 지은 사람에게 시행하였다. 1398년(태조 7) 11월 이방번(李芳蕃)의 종 박두언(朴豆彦)이 난을 모의하다 잡혀 거열(車裂)되었으며, 1406년(태종 6) 12월에 문가학(文可學)을 비롯한 6인 또한 반역 죄인으로 거열했다. 1410년(태종 10) 4월에는 개국공신 조호(趙瑚)를 모반 대역죄로 거열하고 그 시체를 각 도에 보내 사람들에게 돌려보게 하였다. 또한 세조 때 성삼문, 이개, 하위지 등에게 능지처사의 형벌을 내렸지만, 실제로는 거열형에 처하고 경각심을 불러일으키게 하기 위해서 3일간 저잣거리에 효수를 하였다. 박팽년, 유성원 등은 죽었음에도 시신이 거열을 당하기도 하였다. 거열의 방식은 중국에서는 대개 죄인의 목과 팔, 다리를 다섯 대의 수레[五車]에 매달아 찢는 형태였으나, 조선에서는 수레뿐 아니라 소와 말을 동원하기도 했다. 군기시(軍器寺), 저잣거리, 혜민국 거리, 서소문 등이 거열형의 집행 장소로 사용되었으며, 거열형은 관리들과 일반 시민들이 볼 수 있게 공개적으로 집행되었다. 1894년 갑오개혁으로 능지처사형이 폐지됨에 따라 거열형도 시행되지 않게 되었다.