多相催化（英语：Heterogeneous catalysis）指催化剂自成一相的催化反应。多相催化反应是气态或液态反应物与固态催化剂在两相界面上进行的催化反应。般关联催化反应速率与吸附强度的曲线，呈现“火山型”。多相催化不仅涉及固体、液体和气体成分，还可以区分不混溶的混合物（例如油和水），或任何存在界面的地方。这种催化过程在化学和能源工业中至关重要，大约35%的全球GDP受到催化的影响，90%的化学品（按体积计）的生产得到固体催化剂的帮助。

多相催化剂参与下的化学反应。在催化反应中，催化剂与反应物发生化学作用，改变了反应途径，从而降低了反应的活化能，这是催化剂得以提高反应速率的原因。如化学反应，所需活化能为E，加入催化剂C后，反应分两步进行。

这两步的活化能都比E值小得多。根据阿伦尼乌斯公式，由于催化剂参与反应使E值减小，从而使反应速率显著提高。也有某些反应，催化剂参与反应后，活化能E值改变不大，但指前因子A值明显增大（或解释为活化增大），也导致反应速率加快。

①均相催化。催化剂与反应物均处于同一相中的催化作用，如均相酸碱催化、均相络合催化等。均相催化大多在液相中进行。均相催化剂的活性中心比较均一，选择性较高，副反应较少，但催化剂难以分离、回收和再生。

②多相催化。发生在两相界面上的催化作用。通常催化剂为多孔固体，反应物为液体或气体。在多相催化反应中，固体催化剂对反应物分子发生化学吸附作用，使反应物分子得到活化，降低了反应的活化能，而使反应速率加快。固体催化剂表面是不均匀的，只有部分点对反应物分子发生化学吸附，称为活性中心。工业生产中的催化作用大多属于多相催化。

③生物催化。生物体内在酶作用下进行的催化反应。酶的催化作用具有高选择性、高催化活性、反应条件温和等特点，但受温度、溶液中的pH值、离子强度等因素影响较大。

④自动催化。反应产物的自我催化作用。在一些反应中，某些反应的产物或中间体具有催化功能，使反应经过一段诱导期后速率大大加快。自催化作用是发生化学振荡的必要条件之一。

其他还有电催化、光助催化、光电催化等。

吸附是多相催化中必不可少的步骤。吸附是气相（或溶液）相分子（被吸附物）与固体（或液体）表面原子（吸附剂）结合的过程。吸附的逆过程是脱附 (Desorption)，吸附质从吸附剂中分离出来。在多相催化促进的反应中，催化剂是吸附剂，反应物是吸附物。在这种情况下，催化剂表面发生分子吸附、反应和脱附的循环，热力学、传质和传热会影响反应速率（动力学）。

多相催化在工业中非常重要，因为它可以实现更快的大规模生产和选择性产物形成。例如，哈伯-博施法 (Haber-Bosch process) 在氨的合成中使用金属催化剂，氨是肥料的重要成分；2016年生产了1.44亿吨氨。在工业中，必须考虑许多设计变量，包括跨从亚纳米到几十米的多个尺度的反应器和催化剂设计。传统的多相催化反应器包括间歇式、连续式和流化床反应器，而最近的装置包括固定床、微通道和多功能反应器。其他需要考虑的变量是反应器尺寸、表面积、催化剂类型、催化剂载体，以及反应器操作条件，例如温度、压力和反应物浓度。