Sąvoka „fazė“ reiškia medžiagos būseną; yra kietos, skystos ir dujinės fazės. Heterogeninis katalizatorius yra cheminės reakcijos dalyvis, kuris nėra tos pačios medžiagos fazės dalis kaip tikrieji reagentai. Pavyzdžiui, skysčiai gali reaguoti esant kietam katalizatoriui. Nors katalizatorius pagreitina reakcijos procesą, jis pats lieka nesuvartotas reagentų. Brangieji arba kiti pereinamieji metalai dažnai naudojami kaip nevienalytis katalizatorius ir gali būti smulkiai padalyti, kad padidėtų substrato arba nešiklio paviršiaus poveikis.
Pramonėje plačiausiai naudojamas heterogeninis, o ne homogeninis katalizatorius. Atvirame kataliziniame paviršiuje yra vietos silpnam geometriškai išlygintų reagentų paviršiaus sujungimui. Šis elgesys yra svarbus, kaip, pavyzdžiui, hidrinant anglies-anglies dvigubus ryšius. Verta apsvarstyti pavyzdį, pavyzdžiui, etileną, kurio cheminė struktūra H2C=CH2. Vienai etileno molekulei priartėjus prie katalizinio paviršiaus, ji adsorbuojasi arba prisijungia prie apatinio kairiojo vandenilio atomo ir apatinio dešiniojo vandenilio atomo – viršutinis kairysis ir dešinysis vandenilio atomai lieka laisvi.
Tada viena vandenilio molekulė, H2 arba H‒H, gali prisijungti per dvigubą jungtį, pakeičiama viena jungtimi, sudarydama „sotųjį“ etaną arba H3C‒CH3. Tačiau yra du būdai, kaip vandenilio atomai gali prisijungti per dvigubą jungtį. Arba abu gali pridėti dvigubą ryšį iš apačios, arba vienas gali pridėti žemiau, o kitas – virš dvigubo ryšio kitoje pusėje. Abiejų vandenilio atomų pridėjimas prie vienos dvigubos jungties pusės vadinamas „cis-addicija“, o vieno pridėjimas vienoje, o kito – kitoje pusėje vadinamas „trans-addicija“. Be jokios abejonės, posakis „trans-riebalai“ – vartojamas apibūdinti nesočiuosius riebalus, kurie buvo hidrinti pridedant trans-riebalų – skaitytojui bus pažįstami.
Katalizatoriai padidina reakcijų, kurioms jie naudojami, greitį, nes jų buvimas keičia reakcijos kelią. Tai pakeičia pereinamąją būseną ir sumažina aktyvacijos energiją, reikalingą reakcijai atlikti. Vienas tokios reakcijos, atliekamos su heterogeniniu katalizatoriumi, pranašumų yra lengvas katalizatoriaus regeneravimas. Heterogeniniai katalizatoriai ypač tinka nepertraukiamo proceso cheminėms reakcijoms, kai medžiaga tiekiama, reaguojama, pašalinama ir pakeičiama nuolat. Tokio nevienalyčio katalizatoriaus proceso iš naftos pramonės pavyzdys yra granuliuotos katalizinės medžiagos naudojimas vadinamajame „judančio sluoksnio“ procese.