Les gaz d'échappement d'une voiture contiennent bien plus que du dioxyde de carbone et de l'eau. Ils transportent également du monoxyde de carbone, des oxydes d'azote et des hydrocarbures imbrûlés, tous nocifs. Le pot catalytique, placé dans le tuyau d'échappement, purifie ces gaz et utilise un catalyseur, généralement composé de platine, de palladium et de rhodium, pour transformer ces polluants en gaz moins nocifs.

La réaction chimique se déroule en deux étapes. Le catalyseur de réduction transforme les oxydes d'azote en azote et en oxygène. Le catalyseur d'oxydation transforme le monoxyde de carbone et les hydrocarbures en dioxyde de carbone et en eau. Un convertisseur catalytique trois voies moderne gère ces deux étapes et assure également le stockage de l'oxygène pour maintenir un mélange air-carburant équilibré. Il ne fonctionne que lorsque le moteur tourne avec le rapport air-carburant optimal ; c'est pourquoi les sondes lambda et le calculateur moteur font partie intégrante du système.

Les pots catalytiques sont devenus obligatoires aux États-Unis en 1975. Ils ont permis de réduire considérablement les émissions des véhicules. L'essence au plomb a dû être progressivement éliminée car le plomb empoisonne le catalyseur. À elle seule, cette mesure a constitué une victoire majeure pour la santé publique.

Les pots catalytiques sont précieux, et les voleurs le savent. Les métaux qu'ils contiennent valent des centaines de dollars. Le vol de pots catalytiques a explosé ces dernières années, incitant certains propriétaires à installer des protections et certains États à durcir leur réglementation sur le recyclage des métaux.