Каталізатором, або ферментом (у разі біохімічної реакції), називається речовина, що допомагає протіканню хімічної реакції, але не змінюється в ході неї.
Швидкість протікання хімічної реакції можна значно збільшити, якщо додати речовину, яка бере участь у цій реакції, але при цьому саме не витрачається. Щоб краще це зрозуміти, уявімо собі роботу брокера по операціях з нерухомістю. Брокер знаходить і збирає разом людей, які бажають продати будь-яке майно, і людей, охочих його придбати, таким чином сприяючи його продажу та передачі іншому власнику. При цьому сам брокер в ході операції нічого реально не купує і не продає. Так само і каталізатор, або фермент, сприяє протіканню реакції між двома речовинами, але до кінця реакції залишається у первісному вигляді.
Подалі, найвідоміший каталізатор перебуває у нас в машині, в каталітичному нейтралізаторі відпрацьованих газів. Він являє собою дрібнопористий металеву сітку, зроблену з паладію та платини, через яку пропускаються вихлопи з автомобільного двигуна. Ці метали каталізують ряд хімічних взаємодій. По-перше, вони абсорбують окис вуглецю (CO), оксид азоту (NO) і кисень, причому кожна молекула NO розпадається на складові її атоми. CO з'єднується з атомом кисню, утворюючи діоксид вуглецю, а атоми азоту з'єднуються, і виходять молекули азоту. У той же час надлишок кисню дає можливість вуглеводнів, не до кінця згорівших в автомобільних циліндрах, повністю окислюватися до діоксиду вуглецю і води. Ось так вихлопні гази, які містять окис вуглецю (смертельний отрута) і речовини, що приводять до кислотних дощів, а також незгорілі фрагменти вихідних молекул бензину, перетворюються у відносно нешкідливу суміш діоксиду вуглецю, азоту та води.
Щоб зрозуміти дію ферментів, необхідно знати, що для взаємодії складних органічних молекул недостатньо їх простого контакту. Щоб реакція протікала, певні атоми в зближуються молекулах повинні бути правильно зорієнтовані один щодо одного (так само як ключ певним чином має бути вставлений у замок), тільки тоді зможуть утворитися хімічні зв'язки. Тобто для хімічних процесів, що протікають у біологічних системах (див. Біологічні молекули), надзвичайно важливу роль відіграє просторова геометрія.
У біохімії украй мала вірогідність того, що дві складні молекули, надані самі собі, випадково виявляться один щодо одного в правильній орієнтації, необхідної для взаємодії. Щоб така реакція протікала з відчутною швидкістю, потрібна допомога молекул певного типу - ферментів. Фермент притягує до себе дві інші молекули і утримує їх у правильному положенні, щоб взаємодія відбулася. Як тільки реакція відбулася, фермент звільняється і повторює ті ж дії з іншим набором молекул. Всі ферменти в біологічних системах представляють собою білки, які можуть приймати різноманітні складні форми. Як і всі білки, вони закодовані в ДНК і як ферментів керують швидкістю протікання хімічних реакцій.