Katalytische Oxidationsmittel arbeiten sehr ähnlich wie thermische Oxidationsmittel, mit dem Hauptunterschied, dass das Gas nach dem Durchgang durch den Flammenbereich durch ein Katalysatorbett strömt. Der Katalysator bewirkt eine Erhöhung der Oxidationsreaktionsgeschwindigkeit, wodurch eine Umwandlung bei niedrigeren Reaktionstemperaturen als in thermischen Oxidationsanlagen ermöglicht wird. Katalysatoren ermöglichen daher auch die Verwendung kleinerer Oxidationsmittel. Das Prinzip ist in Abbildung 1 dargestellt.

Das Abgas wird durch Hilfsbrenner auf ca. 300–500 °C erhitzt, bevor es in das Katalysatorbett eintritt. Die maximale Auslegungs-Abgastemperatur des Katalysators beträgt typischerweise 500–700 °C. Es gibt Niedertemperaturkatalysatoren, die bei Temperaturen von 200–250 °C arbeiten.

Das Verfahren des Inkontaktbringens des Gasstroms mit dem Katalysator dient dazu, katalytische Oxidationssysteme zu unterscheiden. Es kommen sowohl Festbett- als auch Wirbelschichtsysteme zum Einsatz.

Katalysatoren für die VOC-Oxidation sind typischerweise entweder Edelmetalle wie Platin, Palladium und Rhodium, die auf Keramik oder Metall getragen werden, oder unedle Metalle, die auf Keramikpellets getragen werden, einzelne oder gemischte Metalloxide, oft getragen von einem mechanisch starken Träger, wie Oxiden von Kupfer, Chrom, Mangan, Nickel, Kobalt usw. Katalysatoren auf Platinbasis sind für die Oxidation von schwefelhaltigen VOCs aktiv, während sie durch die Anwesenheit von Chlor schnell desaktiviert werden.