催化燃烧设备在工作时先将有机废气用活性炭吸附，当活性炭达到吸附饱和时停止吸附操作，然后在80~120℃的温度范围内使活性炭发生脱附；脱附下来的有机物浓度较原来提高几十倍并送入催化燃烧室进行催化燃烧反应，在催化剂表面于200～350℃条件下进行催化氧化反应，使其转化为无害的CO2和H2O。
催化燃烧反应是一个放热反应，这些反应后的热量通过热交换作用，将温度进行截留再利用。所以催化燃烧设备比较节约，它只消耗风机的功率。再生后的活性炭可用于下次吸附；在其中一个吸附床进行脱附时控制系统可自动打开另一个吸附床继续进行有机废气的吸附工作，这样两台或者多台吸附床切换运行可实现大工作量的连续废气处理作业。
催化燃烧在各行业废气处理中的应用根据吸附和催化燃烧两个基本原理设计，采用双气路连续工作，一个催化燃烧室，2个或2个以上吸附床交替使用。先将有机废气用活性炭吸附，当快达到饱和时停止吸附，然后用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生；脱附下来的有机物已被浓缩（浓度较原来提高几十倍）并送往催化燃烧室催化燃烧成二氧化碳及水蒸气排出。当有机废气的浓度达到2000PPm以上时，不用外加热。燃烧后的尾气一部分排入大气，大部分被送往吸附床，用于活性炭再生。这样可满足燃烧和吸附所需的热能，达到节能的目的。再生后的可进入下次吸附；在脱附时，净化操作可用另一个吸附床进行，既适合于连续操作，也适合于间断操作