可燃物質在催化劑的作用下燃燒。與直接燃燒相比，催化燃燒溫度更低，燃燒更完全。用于催化燃燒的催化劑是具有大比表面積的貴金屬和金屬氧化物的多組分物質。例如，家用催化燃氣灶裝載Pd或稀土化合物，可以降低尾氣中的CO含量，提高熱效率。負載0.2%Pt氧化鋁催化劑能在500℃下燃燒除臭凈化大部分有機物，直至化學位移σ=1。催化燃燒是無焰燃燒，因此適用于安全性要求高的場合，如以H2和O2為原料的燃料電池、以汽油或酒精為原料的保溫爐(催化劑是浸漬鉑的石棉)等。例如，為了消除化工廠中NOx的煙霧，可以向煙霧中添加燃料，并且可以通過使用負載的鉑和鈀催化劑的催化燃燒將NOx轉化為N2氣體。

使用合適的催化劑在較低的溫度下分解有害氣體中的可燃物質、氧化的燃燒方法。

催化燃燒的關鍵因素是催化劑的選擇。有許多種催化劑:可用，根據其活性包括鈀、鉑、和稀土過渡金屬氧化物催化劑;根據其形狀，有無定形的顆粒、球形顆粒狀、整體蜂窩狀、網狀、絲狀和透氣的板狀催化劑。通常，除了天然沸石之外，氧化鋁和陶瓷是催化劑的載體、鎳絲和不銹鋼絲等。