三元催化器是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變為無害的二氧化碳（CO2）、水和氮氣（N2），從而淨化汽車尾氣，減少對環境和人體的危害。
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，催化器中的淨化劑（通常覆蓋著一層鉑、銠、鈀等貴重金屬和稀土塗層）會增強上述三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應。例如，一氧化碳在高溫下被氧化成二氧化碳，碳氫化合物被氧化成水和二氧化碳，氮氧化物被還原成氮氣和氧氣。
三元催化器的有效運行依賴於適當的溫度條件（通常在350攝氏度以上）和理想的空燃比（14.7：1），溫度過低或空燃比不正確都會導致轉換效率下降。此外，燃油質量、駕駛習慣和路況也會影響催化器的性能和使用壽命。