催化燃烧焚烧炉除在燃烧室内装有催化剂之外，其它均与对流换热焚烧炉相同。由于使用了催化剂，它可以在较低的温度下运行，从而降低了辅助燃料消耗和运行费用。催化剂床体可以是固定床或流化床。
在启动流化床催化剂层时催化剂呈流化状态，使催化剂与VOCS之间有着最佳的接触状态。但任何床体废气通过时都会有一定的阻力，需消耗一定的能量。催化剂焚烧炉高温下催化剂对一些毒性物质敏感，如待处理的VOCS气体中含有铅(Pb)时易使催化剂中毒，也可能会有一些新生成的无机盐类(如钠盐)覆盖在催化剂表面，从而导致催化剂活性下降。对覆盖有无机盐的催化剂可使用反吹技术使其恢复活性，但对中毒很深的催化剂只有更换。
贵重金属之类的催化剂具有良好的分散性，在活性点上的浓度很低，在高温条件下贵重金属催化剂在高浓度点上的积累也很少。如使用有载体的氧化型金属催化剂，在高温下其金属氧化晶体结构会受到破坏。所以，在高温条件下，宜选用贵重金属之类的催化剂。
