U kemiji, katalizator je tvar koja se dodaje kako bi se ubrzala brzina reakcije, a da se sama ne potroši u procesu. Katalizator se često dodaje u maloj količini u usporedbi s reaktantima i može se ponovno koristiti uzastopno u budućim serijama. Homogeni katalizator je onaj koji je dio iste faze kao i reaktanti – bilo da su čvrsti, tekući ili plinoviti – tijekom reakcije. Često su komponente različitih faza u čistom stanju, ali su otopljene u zajedničkom otapalu. Prema ovoj definiciji, čak i plin koji reagira s tekućinom u prisutnosti obično čvrstog katalizatora je homogen ako su sva tri otopljena u tom trenutku.
Većina industrijskih kataliza koristi heterogene katalizatore. U heterogenoj katalizi, postoje dvije ili više faza u reakciji, a ona često uključuje tekuću ili plinovitu komponentu izloženu čvrstoj katalitičkoj komponenti koja je pričvršćena na supstrat nosača radi praktičnosti i sprječavanja gubitka. To može biti zato što je katalizator skup, uključujući komponentu plemenitih metala. Kako bi se povećala učinkovitost, površina se može maksimizirati tako da se katalizator vrlo konačno podijeli. Jedan primjer je katalizator koji se nalazi u većini automobila.
Upotreba homogenog katalizatora u složenoj kemiji od posebnog je interesa, dijelom zbog nove upotrebe organometalnih kompleksa. Rane primjene organomagnezij i organolitijevih spojeva bile su uglavnom kao sastojci reakcije, a ne kao katalizatori. Takvi spojevi bili su nestabilni; njihova uporaba zahtijevala je otapanje u opasnim otapalima kao što su eter ili tetrahidrofuran (THF). Kombinirajući ih s drugim tekućim reaktantima, te su reakcije, po definiciji, u kategoriju homogenih.
Danas je poznato mnogo više organometalnih spojeva. Neki od njih se mogu svrstati u kategoriju homogenih katalizatora. Često su stabilniji i lakši za rukovanje. Ova vrsta spoja nudi širi opseg uporabe i često se koristi kao homogeni katalizator, a ne kao reaktant.
Neki od novih reagensa korisni su u reakcijama polimerizacije. Drugi su vrlo prikladni za farmaceutsku proizvodnju zbog svoje sposobnosti davanja kiralnosti. To se odnosi na sposobnost kontrole konstrukcije tako blisko da se polarizirana svjetlost rotira samo u jednom smjeru.
Najvažnija primjena je pokušaj oponašanja biljnog svijeta pomoću umjetne fotosinteze. Ovo se ne smije miješati s drugom upotrebom izraza: cijepanjem vode u vodik za proizvodnju goriva. Umjesto toga, umjetna fotosinteza se u ovom slučaju odnosi na pretvorbu ugljičnog dioksida i vode u ugljikohidrate i kisik. Nekoliko godina, organometalni katalizatori su proučavani imajući na umu umjetnu fotosintezu.