在化学世界中，大部分反应需要克服一个“能量障碍”——活化能。这就像两个人需要翻过一座高山才能相见。催化剂的作用就是为反应物提供一条翻山的捷径，大幅降低所需的能量门槛。

这个过程中，催化剂展现出三大特征：不改变化学平衡（不会改变“最终能走到一起的情侣”数量），不改变反应焓变（不改变这段“感情”的本质能量），以及最关键的——反应前后自身的质量和化学性质保持不变。

其核心原理可归纳为改变反应路径，降低反应所需的活化能。

以最常见的异相催化为例，催化剂通常提供固体表面作为“相亲平台”，反应物分子被吸附在催化剂表面，化学键被削弱，分子结构发生形变，从而更容易发生反应。产物生成后，会从催化剂表面脱附，留下空位给新的反应物。

在化工领域，哈伯-博斯法合成氨（使用铁催化剂）被誉为“从空气中制造面包”的技术，生产的氮肥养活了全球约一半人口；石油裂化（使用沸石催化剂）将重质油转化为汽油、柴油等轻质燃料；合成高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯）也离不开齐格勒-纳塔催化剂。

在环保领域，汽车三元催化转化器（使用铂、钯、铑等贵金属）可将尾气中的CO、NOx和未燃尽烃类转化为无害的CO₂、N₂和H₂O。