催化燃烧是可燃物在一定温度下，在催化剂作用下的燃烧反应。
可燃物质在催化剂的作用下燃烧。与直接燃烧相比，催化燃烧温度更低，燃烧更完全。用于催化燃烧的催化剂是具有大比表面积的贵金属和金属氧化物的多组分物质。例如，家用催化燃气灶装载Pd或稀土化合物，可以降低尾气中的CO含量，提高热效率。负载0.2%Pt氧化铝催化剂能在500℃下燃烧除臭净化 大部分有机物，直至化学位移σ=1。催化燃烧是无焰燃烧，因此适用于安全性要求高的场合，如以H2和O2为原料的燃料电池、以汽油或酒精为原料的保温炉(催化剂是浸渍铂的石棉)等。例如，为了消除化工厂中NOx的烟雾，可以向烟雾中添加燃料，并且可以通过使用负载的铂和钯催化剂的催化燃烧将NOx转化为N2气体。
使用合适的催化剂在较低的温度下分解有害气体中的可燃物质、氧化的燃烧方法。
催化燃烧的关键因素是催化剂的选择。有许多种催化剂:可用，根据其活性包括钯、铂、和稀土过渡金属氧化物催化剂;根据其形状，有无定形的颗粒、球形颗粒状、整体蜂窝状、网状、丝状和透气的板状催化剂。通常，除了天然沸石之外，氧化铝和陶瓷是催化剂的载体、镍丝和不锈钢丝等