蓄热式催化燃烧设备是典型的气-固相反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用，在催化氧化过程中，催化剂表面的吸附作用使反应物分子富集于催化剂表面，提高了氧化反应的速率。在特定的催化剂作用下，有机物发生无焰氧化燃烧, 氧化分解为二氧化碳和水，并放出大量热能，产生热量储存在蓄热陶瓷体内。
其反应过程为：在将废气进行化氧化的过程中，废气经管道由风机送入热交换器，将废气加热到催化氧化所需要的起燃温度，再通过催化剂床层使之氧化，由于催化剂的存在，催化氧化的起燃温度约为250-300℃，大大低于直接氧化法的氧化温度650-800℃，因此低能耗远比直接氧化法为低。