三元催化器是一種安裝在汽車排氣系統中的重要機外淨化裝置，其主要作用是將汽車尾氣中的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等有害氣體通過氧化和還原作用轉化為無害的二氧化碳、水和氮氣，從而淨化汽車尾氣。
三元催化器的工作原理是：當高溫的汽車尾氣通過淨化裝置時，三元催化器中的淨化劑增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行氧化-還原化學反應。在這個過程中，CO在高溫下氧化成無色、無毒的二氧化碳氣體；碳氫化合物氧化成水和二氧化碳；NOx還原成氮氣和氧氣。
三元催化器的載體部件通常是由一塊多孔陶瓷材料製成，安裝在特製的排氣管中。這種多孔陶瓷材料本身不參與催化反應，但其表面覆蓋有一層含有鉑、銠、鈀等貴金屬的清洗層，這些貴金屬可以加速污染物的化學轉化。
此外，三元催化器還具有一定的顆粒物過濾功能。由於三元催化器通道會交替關閉，廢氣流必須先穿過相鄰通道之間的壁，廢氣中的微粒被多孔陶瓷壁截留，在高溫下微粒被燃燒成二氧化碳，這樣可以防止三元催化堵塞，並延長其使用壽命。