Ķīmijā katalizators ir viela, kas tiek pievienota, lai paātrinātu reakcijas ātrumu, pati nepatērējot šajā procesā. Katalizators bieži tiek pievienots nelielā daudzumā, salīdzinot ar reaģentiem, un to var secīgi izmantot nākamajās partijās. Homogēns katalizators ir tāds, kas reakcijas laikā ir daļa no tās pašas fāzes kā reaģenti – neatkarīgi no tā, vai tie ir cieti, šķidri vai gāzveida. Bieži vien komponentiem ir dažādas fāzes tīrā stāvoklī, bet tie ir izšķīdināti kopējā šķīdinātājā. Saskaņā ar šo definīciju pat gāze, kas reaģē ar šķidrumu parasti cieta katalizatora klātbūtnē, ir viendabīga, ja visi trīs tajā laikā ir izšķīduši.
Lielākajā daļā rūpniecisko katalīzes tiek izmantoti neviendabīgi katalizatori. Neviendabīgā katalīzē reakcijai ir divas vai vairākas fāzes, un tā bieži ietver šķidruma vai gāzes komponentu, kas pakļauts cietam katalītiskajam komponentam, kas pievienots nesēja substrātam, lai ērtības un novērstu zudumus. Tas varētu būt tāpēc, ka katalizators, ieskaitot dārgmetālu sastāvdaļu, ir dārgs. Lai palielinātu efektivitāti, virsmas laukumu var palielināt, katalizatoru pilnībā sadalot. Viens piemērs ir katalītiskais neitralizators, kas atrodams lielākajā daļā automašīnu.
Viendabīga katalizatora izmantošana sarežģītajā ķīmijā ir īpaši interesanta, daļēji tāpēc, ka metālorganisko kompleksu izmanto jaunus lietojumus. Agrīnie magnija un litija savienojumu savienojumi lielākoties bija reakcijas sastāvdaļas, nevis kā katalizatori. Šādi savienojumi bija nestabili; to izmantošana prasīja tos izšķīdināt bīstamos šķīdinātājos, piemēram, ēterī vai tetrahidrofurānā (THF). Apvienojot tos ar citiem šķidriem reaģentiem, šīs reakcijas pēc definīcijas tika iekļautas viendabīgā kategorijā.
Mūsdienās ir zināms daudz vairāk metālorganisko savienojumu. Dažus no tiem var ierindot viendabīga katalizatora kategorijā. Tie bieži ir stabilāki un vieglāk apstrādājami. Šāda veida savienojumiem ir plašāks pielietojums, un to bieži izmanto kā viendabīgu katalizatoru, nevis kā reaģentu.
Daži no jaunajiem reaģentiem ir noderīgi polimerizācijas reakcijās. Citi ir labi piemēroti farmācijas ražošanai, jo tie spēj nodrošināt hiralitāti. Tas attiecas uz spēju kontrolēt konstrukcijas dizainu tik cieši, ka polarizētā gaisma griežas tikai vienā virzienā.
Ievērības cienīgs pielietojums ir mēģinājums atdarināt augu pasauli, izmantojot mākslīgo fotosintēzi. To nedrīkst sajaukt ar citu termina lietojumu: ūdens sadalīšana ūdeņradī degvielas ražošanai. Mākslīgā fotosintēze šajā gadījumā drīzāk attiecas uz oglekļa dioksīda un ūdens pārvēršanu ogļhidrātos un skābeklī. Dažus gadus metālorganiskie katalizatori ir pētīti, paturot prātā mākslīgo fotosintēzi.