催化劑能在自身不被消耗的情況下加速化學反應。它提供了一條活化能較低的替代反應路徑。催化劑可能參與反應並生成中間體，但最終會被再生。少量催化劑即可催化大量的反應。催化劑在工業、生物學和環境保護領域都至關重要。

催化劑有多種類型。均相催化劑與反應物處於同一相，通常為溶液。酯化反應中所使用的酸催化劑就是一個例子。非均相催化劑則處於不同的相，通常是固體催化劑，反應物為氣態或液態。例如，催化轉換器中的鉑、哈伯-博世法中的鐵以及石油裂解中的沸石。酵素是生物催化劑，具有高度特異性和高效性。它們在溫和的溫度和壓力下催化反應。

催化劑不會改變反應的平衡位置，只會改變達到平衡的速率，也不會改變總能量變化。它們降低活化能，使反應在給定溫度下更快。有些催化劑會被雜質毒化，這些雜質會與活性位點結合併阻塞它們。這就是為什麼觸媒轉換器需要使用無鉛汽油的原因。鉛會使催化劑中毒。

催化劑廣泛應用於約90%的化學反應。它們能使反應更快、更經濟、更具選擇性，同時也能降低能耗和廢棄物產生。催化劑是綠色化學中最重要的工具之一。