Izraz “faza” se nanaša na stanje snovi; obstajajo trdna, tekoča in plinasta faza. Heterogeni katalizator je udeleženec v kemični reakciji, ki ni del iste faze snovi kot dejanski reaktanti. Tekočine lahko na primer reagirajo v prisotnosti trdnega katalizatorja. Medtem ko katalizator pospešuje proces reakcije, sam ostane neporabljen za reaktante. Žlahtne ali druge prehodne kovine se pogosto uporabljajo kot heterogeni katalizator in se lahko fino razdelijo za povečano površinsko izpostavljenost na substratu ali nosilcu.
V industriji se najpogosteje uporablja heterogeni katalizator in ne homogena sorta. Izpostavljena katalitična površina zagotavlja mesta za šibko površinsko vezavo geometrijsko poravnanih reaktantov. To obnašanje je pomembno, kot na primer pri hidrogeniranju dvojnih vezi ogljik-ogljik. Dobro je upoštevati primer, kot je etilen, ki ima kemično strukturo H2C=CH2. Ko se ena molekula etilena približa delu katalitične površine, se adsorbira ali se veže na spodnji levi vodikov atom in spodnji desni vodikov atom – zgornji levi in desni vodikov atom ostaneta prosta.
Ena molekula vodika, H2 ali H‒H, se lahko nato doda čez dvojno vez, nadomesti se z enojno vezjo in tvori “nasičen” etan ali H3C-CH3. Vendar obstajata dva načina, kako se atomi vodika lahko dodajo čez dvojno vez. Oba lahko dodata dvojno vez od spodaj, lahko pa eden doda spodaj, medtem ko drugi doda nad dvojno vez na drugi strani. Dodajanje obeh vodikovih atomov na eno stran dvojne vezi se imenuje “cis-adicija”, medtem ko se dodajanje enega na eni strani in drugega na drugo imenuje “trans-adicija”. Nedvomno bo bralcu znan izraz “transmaščobe” – ki se uporablja za opis nenasičene maščobe, ki je bila hidrogenirana s trans-dodatkom.
Katalizatorji povečajo hitrost reakcij, za katere se uporabljajo, ker se njihova prisotnost spremeni reakcijsko pot. To spremeni prehodno stanje in zmanjša aktivacijsko energijo, potrebno za izvedbo reakcije. Ena od prednosti takšne reakcije, ki se izvaja s heterogenim katalizatorjem, je enostavnost predelave katalizatorja. Heterogeni katalizatorji so še posebej primerni za neprekinjene kemične reakcije, pri katerih se material zagotavlja, reagira, odstrani in nadomešča, neprekinjeno. Primer takšnega heterogenega katalizatorskega postopka iz naftne industrije je uporaba peletiziranega katalitičnega materiala v tako imenovanem procesu »premične postelje«.