汽车尾气除了二氧化碳和水之外，还含有大量的其他物质，例如一氧化碳、氮氧化物和未燃烧的碳氢化合物，这些物质都会对人体造成危害。催化转化器的作用就是净化这些尾气。它安装在排气管内，利用催化剂（通常是铂、钯和铑）将这些污染物转化为危害较小的气体。

化学反应分两个阶段进行。还原催化剂将氮氧化物转化为氮气和氧气。氧化催化剂将一氧化碳和碳氢化合物转化为二氧化碳和水。现代三元催化转化器能够处理这两个阶段的反应，并管理氧气储存以保持混合气的平衡。它只有在发动机以正确的空燃比运行时才能正常工作，因此氧传感器和发动机电脑是该系统的重要组成部分。

美国于1975年首次强制要求车辆安装催化转化器。催化转化器显著降低了车辆排放。含铅汽油必须逐步淘汰，因为铅会使催化剂中毒。仅此一项就是公共卫生领域的重大胜利。

催化转化器价值不菲，窃贼也深谙此道。其内部金属价值数百美元。近年来，催化转化器盗窃案激增，促使一些车主安装防护罩，也促使一些州收紧废金属回收法规。