A heterogén katalizátorokat, más néven heterogén katalizátorokat különböző fázisú reakciókban alkalmazzák, vagyis a reaktánsok és a katalizátorok különböző halmazállapotúak. Például a margarin előállítása során a szilárd nikkel (a katalizátor) a telítetlen növényi olajat és a hidrogént telített zsírokká alakíthatja. A szilárd nikkel heterogén katalizátor, és az általa katalizált reagensek folyékonyak (növényi olaj) és gázhalmazállapotúak (hidrogén). Egy egyszerű heterogén katalitikus reakció magában foglalja a reaktánsok (vagy szubsztrátok) adszorpcióját a katalizátor felületén, a reagenseken belüli kötések felszakadását, ami új kötések kialakulásához vezet, valamint a termékek és a katalizátor közötti gyenge kötések miatt a reakcióhelyekről a termékek leválását. A katalizátorfelületek sokféle szerkezete ismert az adszorpcióról és a reakcióról.
A biokatalizátorok növények, állatok és mikroorganizmusok által termelt szerves vegyületek (többnyire fehérjék, de kis mennyiségű RNS-nek is van biokatalitikus funkciója), amelyeket korábban enzimeknek neveztek. Az enzimatikus katalízis szintén szelektivitást mutat. Például keményítő. Az enzimek katalizálják a keményítő dextrinné és maltózzá történő hidrolízisét, a proteázok pedig a fehérjék hidrolízisét peptidekké stb. Az élő szervezetek enzimeket használnak a testükben zajló kémiai reakciók felgyorsítására. Enzimek nélkül sok kémiai reakció nagyon lassan menne végbe, ami megnehezítené az élet fenntartását. Az enzimek optimálisan 37 fok körül (emberi testhőmérséklet) működnek. Ha a hőmérséklet meghaladja az 50 vagy 60 fokot, az enzimek elpusztulnak és leállnak. Ezért azok a biológiai mosószerek, amelyek enzimeket használnak a ruházati foltok lebontására, akkor a leghatékonyabbak, ha alacsony hőmérsékleten használják őket. Az enzimeket jelentős mértékben alkalmazzák a fiziológiában, az orvostudományban, a mezőgazdaságban és az iparban. Jelenleg az enzimkészítmények alkalmazása egyre elterjedtebb.
