催化燃燒設備主要由活性炭吸附箱、阻火器、熱交換器，催化反應床，風機這幾個主要部件組成。與直接燃燒相比，催化燃燒溫度較低，燃燒比較干凈。
催化燃燒過程在催化燃燒裝置中進行。有機廢氣經熱交換器預熱至200~400℃，然后進入燃燒室。當它通過催化劑床層時，混合氣體中的碳氫分子和氧分子分別吸附在催化劑表面并被激活。由于表面吸附降低了反應的活化能，碳氫化合物和氧分子在較低的溫度下迅速氧化生成二氧化碳和水。
催化燃燒反應的關鍵是選擇合適的催化劑。催化劑的要求是:高活性，特別是低溫活性，以便在可能的至低溫度啟動反應。燃燒反應是一個放熱反應,釋放出大量的熱量可以使催化劑的表面達到500~1000℃的高溫和催化劑很容易減少活動由于融化,所以催化劑需要能夠承受高溫。
用于催化燃燒的催化劑可分為:①貴金屬:鉑、鈀、釕等。貴金屬催化劑具有氧化活性高、易回收等優點。雖然它們具有資源缺少、價格高、耐毒性差等缺點，但它們仍然是目前世界上使用的主要催化劑。②非貴金屬:主要為過渡族元素的氧化物和稀土元素的氧化物。單組份氧化物，如氧化銅(CuO)、氧化鎳(NiO)等。單組分氧化物的耐熱性差、活性低，限制了其應用。后來，使用兩種以上金屬氧化物的混合物，如二氧化錳-氧化銅(3:2)配合物、氧化鐵-三氧化鉻配合物、氧化銅-三氧化鉻配合物、鈷、錳尖晶石型配合物、銅、錳、鎳、鉻酸鋅等。復合氧化物雖然可以提高一定的催化性能，但其氧化活性不如貴金屬。此外，還有金屬硫化物，如釷、鎳、鉬、鈷硫化物。這種催化劑一般只適用于含硫烴類的催化燃燒，使用溫度限制在300~400℃，高溫下容易分解。