Un catalyseur accélère une réaction chimique sans être consommé. Il offre une voie réactionnelle alternative avec une énergie d'activation plus faible. Le catalyseur peut participer à la réaction, formant des intermédiaires, mais il est régénéré à la fin. Une petite quantité suffit à catalyser une réaction importante. Les catalyseurs sont essentiels dans l'industrie, la biologie et la protection de l'environnement.

Il existe plusieurs types de catalyseurs. Les catalyseurs homogènes sont dans la même phase que les réactifs, généralement en solution. Les catalyseurs acides utilisés pour l'estérification en sont un exemple. Les catalyseurs hétérogènes sont dans une phase différente ; il s'agit généralement de catalyseurs solides avec des réactifs gazeux ou liquides. Le platine dans les pots catalytiques, le fer dans le procédé Haber-Bosch et les zéolites dans le craquage du pétrole en sont des exemples. Les enzymes sont des catalyseurs biologiques, très spécifiques et efficaces. Elles catalysent les réactions à des températures et des pressions modérées.

Les catalyseurs ne modifient pas la position d'équilibre d'une réaction. Ils modifient seulement la vitesse à laquelle cet équilibre est atteint. Ils ne modifient pas non plus la variation d'énergie totale. Ils abaissent l'énergie d'activation, accélérant ainsi la réaction à une température donnée. Certains catalyseurs sont empoisonnés par des impuretés qui se lient aux sites actifs et les bloquent. C'est pourquoi les pots catalytiques nécessitent de l'essence sans plomb. Le plomb empoisonne le catalyseur.

Les catalyseurs sont utilisés dans environ 90 % des procédés chimiques. Ils accélèrent les réactions, les rendent moins coûteuses et plus sélectives. Ils réduisent la consommation d'énergie et les déchets. Ils constituent un outil essentiel de la chimie verte.