均相催化
催化劑與反應物同處于一均勻物相中的催化作用。有液相和氣相均相催化。液態酸堿催化劑，可溶性過渡金屬化合物催化劑和碘、一氧化氮等氣態分子催化劑的催化屬于這一類。均相催化劑的活性中心比較均一，選擇性較高，副反應較少，易于用光譜、波譜、同位素示蹤等方法來研究催化劑的作用，反應動力學一般不復雜。但均相催化劑有難以分離、回收和再生的缺點。
多相催化
多相催化發生在兩相的界面上，通常催化劑為多孔固體，反應物為液體或氣體。多相催化反應通常可按下述七步進行：①反應物的外擴散──反應物向催化劑外表面擴散；②反應物的內擴散──在催化劑外表面的反應物向催化劑孔內擴散；③反應物的化學吸附；④表面化學反應；⑤產物脫附；⑥產物內擴散；⑦產物外擴散。這一系列步驟中反應最慢的一步稱為速率控制步驟。化學吸附是最重要的步驟，化學吸附使反應物分子得到活化，降低了化學反應的活化能。因此，若要催化反應進行，必須至少有一種反應物分子在催化劑表面上發生化學吸附。固體催化劑表面是不均勻的，表面上只有一部分點對反應物分子起活化作用，這些點被稱為活性中心。
復相催化
復相催化是一獨立的化學反應。它兼有均相催化的溫度和多相催化的速度。同時具有可控的方向性。在反應時，全方位的進行催化，致使反應速度加快數千倍。由于催化能力倍增，使其可從碳水化合物中移動氫氧，而這正是把工業和生物廢棄物“一步法”轉化為標準汽柴油的科學基礎。
生物催化
酶是一種生物催化劑，生物體內的所有化學變化幾乎都是在酶催化下進行的，酶的催化作用稱為生物催化。酶的催化活性高，選擇性強。生物催化在常溫中性條件下進行，高溫、強酸和強堿都會使酶喪失活性。離體的酶仍具有催化活性，可制成各種酶制劑應用在醫學和工農業生產上。 [2]
金屬催化
金屬催化劑主要用于脫氫和加氫反應。有些金屬還具有氧化和重整的催化活性。金屬催化劑主要是指4、5、6周期的某些過渡金屬,如鐵、金、鉑、鈀、銠、銥等。金屬催化主要決定于金屬原子的電子結構，特別是沒有參與金屬鍵的d軌道電子和d空軌道與被吸附分子形成吸附鍵的能力。因此，金屬催化劑的化學吸附能力和d軌道百分數是決定催化活性的主要因素。
金屬氧化物催化
主要是指過渡金屬氧化物催化，非過渡金屬氧化物催化已歸入酸堿催化。過渡金屬氧化物催化劑廣泛用于氧化、加氫、脫氫、聚合、加合等反應。實用的金屬氧化物催化劑常為多組分氧化物的混合物，很多金屬氧化物催化劑是半導體，其化學組成大多是非化學計量的，因此，催化劑組分很復雜。金屬氧化物催化劑的導電性和逸出功、金屬離子的 d電子組態、氧化物中晶格氧特性、半導體電子能帶、催化劑表面吸附能力等，都與催化劑的催化活性有關。
配位（絡合）催化
金屬、特別是過渡金屬及其化合物有很強的絡合能力，能形成多種類型的絡合物。某些分子與金屬（或金屬離子）絡合后便易于進行某特定反應，該反應稱為配位（絡合）催化反應，該金屬或其化合物起絡合催化劑作用。過渡金屬絡合催化劑在溶液中作為均相催化劑方面的研究和應用較多。過渡金屬絡合催化作用一般都是配位（絡合）催化作用，即催化劑在其空配位上絡合活化反應物分子。絡合催化劑一般都是金屬絡合物或化合物，如鈀、銠、鈦、鈷的絡合物等。
酸堿催化
阿倫尼烏斯酸堿、布侖斯惕酸堿、路易斯酸堿(見酸堿理論)的催化作用都屬酸堿催化作用。酸堿催化可分均相催化和多相催化。許多離子型有機反應，如水解、水合、脫水、縮合、酯化、重排等，常可用酸堿均相催化。以固體酸催化劑為代表的多相催化廣泛用于催化裂化、異構化、烷基化、脫水、氫轉移、歧化、聚合等反應。