催化燃燒技術核心原理的是催化劑對VOC分子的吸附，提高了反應物的濃度。

催化氧化階段降低反應，提高了反應速率。借助催化劑可使廢氣在較低的起燃溫度下，發生無氧燃燒，成為CO2和H2O放出大量的熱，與直接燃燒相比，具有起燃溫度低，能耗小的特點，某些情況下達到起燃溫度后無需外界供熱，反應溫度在250-400℃。

在工業生產過程中，排放的尾氣通過引風機進入設備的旋轉閥，通過選轉閥將進口氣體和出口氣體分開。氣體*先通過陶瓷材料填充層（底層）預熱后發生熱量的儲備和熱交換，其溫度幾乎達到催化層（中層）進行催化氧化所設定的溫度，這時其中部分污染物氧化；廢氣繼續通過加熱區（上層，可采用電加熱方式或然氣加熱方式）升溫，并維持在設定溫度；其再進入催化層完成催化氧化反應，即反應生成CO2和H2O，并釋放大量的熱量，以達到預期的處理效果

催化燃燒法較適合于高濃度、小風量廢氣的凈化，在處理低濃度的廢氣時，由于要維持300～400℃的催化燃燒溫度，需借助于炭吸附等濃縮工藝來提高廢氣的燃燒熱值，但廢氣中的水氣、油污及顆粒物易引起炭吸附容量下降及催化劑中毒失活等問題，使得該方法的推廣和使用在一定程度上受到了制約。