可燃物在催化劑作用下燃燒。與直接燃燒相比，催化燃燒溫度較低，燃燒比較完全。催化燃燒所用的催化劑為具有大比表面的貴金屬和金屬氧化物多組分物質。例如家用負載Pd或稀土化合物的催化燃氣灶，可減少尾氣中CO含量，提高熱效率。負載0.2%pt的氧化鋁催化劑，在500℃下，可將大多數有機化合物燃燒，脫臭凈化到化學位移σ=1以下。催化燃燒為無焰燃燒，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、用汽油或酒精為原料的懷爐(催化劑為浸Pt石棉)等。如消除化工廠NOx的煙霧，可加燃料到煙霧中，通過負載型鉑和鈀催化劑，催化燃燒使NOx轉化為N2氣。

采用適當的催化劑，使有害氣體中的可燃物質在較低的溫度下分解、氧化的燃燒方法。

催化燃燒法的關鍵因素是催化劑的選擇。已有多種可供選擇的催化劑：按其活性分，有鈀、鉑、稀土和過渡金屬氧化物催化劑；按其形狀分，有無定形顆粒狀、球形顆粒狀、整體蜂窩狀、網狀、絲蓬狀和透氣板狀等多種形式的催化劑。催化劑的載體一般以氧化鋁和陶瓷為多，此外還有天然沸石、鎳鉻絲和不銹鋼絲等。