催化剂在化工生产中占有相当重要的地位，其作用主要体现在以下几方面。
（1）提高反应速率和选择性
有许多反应，虽然在热力学上是可能进行的，但反应速率太慢或选择性太低，不具有实用价值，一旦发明和使用催化剂，则可实现工业化，为人类生产出重要的化工产品。
例如，近代化学工业的起点合成氨工业就是以催化作用为基础建立起来的。近年来合成氨催化剂性能得到不断改善，提高了氨产率，有些催化剂可以在不降低产率的前提下将操作压力降低，使吨氨能耗大为降低。再如乙烯与氧反应，如果不用催化剂，乙烯会完全氧化生成CO 2 和H 2 O，毫无应用意义。当采用银催化剂后，则促使乙烯选择性地氧化生成环氧乙烷，它可用于制造乙二醇、合成纤维等许多实用产品。
（2）改进操作条件
采用或改进催化剂可以降低反应温度和操作压力，可以提高化学加工过程的效率。
例如，乙烯聚合反应若以有机过氧化物为引发剂，要在200~300℃及100~300 MPa下进行；采用四氯化钛-烷基铝络合物催化剂后，反应只需在85~100℃及2 MPa下进行，条件十分温和。
（3）有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术
工业上一个成功的例子是甲醇羰基化合成醋酸的过程。工业醋酸原先是由乙醛氧化法生产，原料价贵，生产成本高。20世纪60年代，德国巴斯夫公司借助钴络合物催化剂，开发出以甲醇和CO羰基化合成醋酸的新反应过程和工艺；美国孟山都公司于20世纪70年代又开发出铹络合物催化剂，使该反应的条件更温和，醋酸收率高达99%，成为当今生产醋酸的先进工艺。
（4）在能源开发和消除污染中可发挥重要作用
前面已述催化剂在石油、天然气和煤的综合利用中的重要作用，借助催化剂从这些自然资源出发生产出数量更多、质量更好的二次能源。一些新能源的开发也需要催化剂，例如光分解水获取氢能源，其关键是催化剂。
在清除污染物的诸多方法中，催化法是具有巨大潜力的一种。例如，汽车尾气的催化净化、有机废气的催化燃烧、废水的生物催化净化和光催化分解等。