Chất xúc tác rất đa dạng, được phân loại theo trạng thái thành chất xúc tác lỏng và chất xúc tác rắn; theo pha của hệ phản ứng thành chất xúc tác đồng thể và chất xúc tác dị thể. Chất xúc tác đồng thể bao gồm chất xúc tác axit, bazơ, hợp chất kim loại chuyển tiếp hòa tan và chất xúc tác peroxit. Chất xúc tác không đồng nhất bao gồm chất xúc tác axit rắn, chất xúc tác bazơ hữu cơ, chất xúc tác kim loại, chất xúc tác oxit kim loại, chất xúc tác phức tạp, chất xúc tác đất hiếm, chất xúc tác rây phân tử, chất xúc tác sinh học và chất xúc tác nano. Chúng cũng được phân loại theo loại phản ứng thành các chất xúc tác cho phản ứng trùng hợp, ngưng tụ, este hóa, acetal hóa, hydro hóa, khử hydro, oxy hóa, khử, alkyl hóa và đồng phân hóa; và tính hiệu quả của chúng đối với các chất xúc tác chính và chất đồng{3}}xúc tác.
Phản ứng trong đó chất xúc tác và chất phản ứng tồn tại trong cùng một pha mà không có ranh giới pha được gọi là xúc tác đồng nhất. Chất xúc tác có thể thực hiện xúc tác đồng nhất được gọi là chất xúc tác đồng nhất. Chất xúc tác đồng nhất bao gồm chất xúc tác axit và bazơ lỏng, chất xúc tác axit và bazơ rắn và các hợp chất kim loại chuyển tiếp hòa tan (muối và phức chất). Chất xúc tác đồng thể hoạt động độc lập ở cấp độ phân tử hoặc ion, với các trung tâm hoạt động đồng nhất, thể hiện hoạt tính cao và độ chọn lọc cao.
