催化燃烧与直接燃烧净化法一样，均属于热力***法，其机理都是氧化和热裂解、热分解废气中的有机成分，分解为二氧化碳和水。
但对处理高浓度的有机废气，通常认为催化分解是较为理想的方法。其原因是催化燃烧的温度要比热焚烧的温度低得多，而且能耗低、压降小、所需设备体积小，避免产生氮氧化物。
催化燃烧是使用不同种类的催化剂，利用其可以降低反应活化能的原理，使VOCs在温度比较低的情况下，将其完全氧化为CO2和H2O，一般当温度控制在300℃~450℃的范围内，大部分碳氢化合物可在被其氧化，并且去除率高达98%以上。
同样以RTO处理20℃的废气为例，由于RTO的燃烧炉内要有一个长明火点燃废气，而1.672×106kJ的燃烧器长明火消耗约5m3/h的提供部分热源，因此系统维持热量平衡的废气进口浓度可以到1700～2000mg/m3。如果RTO装置设计从燃烧室引出部分高温气体另行降温后回到燃烧室以避免燃烧温度＞1000℃的工艺，则可以提高RTO处理废气的浓度到25%LEL。
空速在催化燃烧工艺设计是的一个重要参数，本节研究在进气风量为2500m3/h、催化温度为250℃、进气浓度为210mg/L的条件下，使用单因素试验法，设定空速为10000h-1-50000h-1之间，考察空速对催化性能的影响。
空速在10000h-1-25000h-1内，对非总烃的去除率降幅不大；但当空速超过25000h-1时，对催化性能的影响开始变大；空速为50000h-1时非总烃去除率仅剩41.43%。原因主要是空速大，一部分催化燃烧器中的有机废气尚未与催化剂充分接触即被带离反应器，催化反应不充分，从而影响催化性能，造成低去除率的结果。
这些VOCs处理技术都有各自的优缺点，工艺中选用哪种技术应视具体情况而定。尽管催化燃烧技术无法回收有用的VOCs，并且受其浓度及流量的限制，但目前仍是治理VOCs的方法之一。催化燃烧是有机气体在较低的温度下，于催化剂表面发生无火焰燃烧而分解为二氧化碳和水蒸汽，并释放热量。催化燃烧技术的核心是催化剂，要求催化剂具有较低的起燃温度、较宽的温度窗口以及良好的热稳定性和机械强度。催化燃烧VOCs催化剂按照使用活性组分的不同可以将分为两大类：一类是催化剂，包括Pt、Pd、Au等;另一类是非催化剂，包括Cu、Mn、Ce、Co、Fe等。
