當高溫的汽車尾氣通過凈化裝置時，三元催化器中的凈化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體；
HC化合物在高溫下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以凈化。由于這種催化器可同時將廢氣中的三種主要有害物質轉化為無害物質，故稱三元。
觸媒轉化器的化學反應中，貴金屬原子產生各種不同的過渡反應，使整體反應活化能降低，進而提高廢氣轉化成一般無害氣體的反應機率，而觸媒本身在化學反應后仍然保持原來的狀態，這是觸媒轉化器和傳統排煙過濾器的最大差異。觸媒轉化器不僅有良好的使用壽命，也避免了長期使用后被阻塞的可能性。
注意事項
1、不能使用有鉛汽油，鉛會毒化轉換器中的鉑、銠、鈀，使其失去轉化功能而永久損壞。
2、不可擅加來源不明的汽油添加劑或機油添加劑，以免其中不明化學物質對轉換器造成損壞。
3、車輛行駛中若發現發動機故障警告燈點亮，表示發動機的燃油或點火系統出現故障，請盡快到修理廠維修，否則大量未燃混合氣會造成轉換器工作溫度太高，使內部金屬產生燒結現象，造成轉換器永久損壞。
4、發動機運轉時，用化油器清洗劑清洗進氣道不可時間過長，不然造成三元催化器紅熱燒結。
5、拆卸排氣系統時，要小心，以防磕壞三元催化器。
6、不可將車輛停在易燃物上，如干草堆、樹葉、紙張，以避免轉換器的高溫引起火災。
7、車輛行駛一段時間后停車熄火若聽到底盤傳出異響，乃是排氣管路因熱脹冷縮所造成，為正常現象。車輛行駛于積水路面，若觸媒轉換器接觸積水，會因急速冷卻而發出異響，為正常現象。