汽車廢氣除了二氧化碳和水之外，還含有大量的其他物質，例如一氧化碳、氮氧化物和未燃燒的碳氫化合物，這些物質都會對人體造成危害。催化轉換器的作用就是淨化這些廢氣。它安裝在排氣管內，利用催化劑（通常是鉑、鈀和銠）將這些污染物轉化為危害較小的氣體。

化學反應分兩個階段進行。還原催化劑將氮氧化物轉化為氮氣和氧氣。氧化催化劑將一氧化碳和碳氫化合物轉化為二氧化碳和水。現代三元催化轉換器能夠處理這兩個階段的反應，並管理氧氣儲存以保持混合氣的平衡。它只有在引擎以正確的空燃比運行時才能正常工作，因此氧氣感知器和引擎電腦是該系統的重要組成部分。

美國於1975年首次強制要求車輛安裝觸媒轉換器。催化轉換器顯著降低了車輛排放。含鉛汽油必須逐步淘汰，因為鉛會使催化劑中毒。僅此一項就是公共衛生領域的重大勝利。

觸媒轉換器價值不菲，竊賊也深諳此道。其內部金屬價值數百美元。近年來，觸媒轉換器竊盜案激增，促使一些車主安裝防護罩，也促使一些州收緊廢金屬回收法規。