催化燃燒法是二甲苯廢氣在催化劑的作用下，在相對燃燒法更低的溫度下（200~350℃）被氧化成CO2和H2O，一般該方法的處理效率可達90~95%?；钚院谩⑹褂梅€(wěn)定、壽命高的催化劑在催化燃燒系統(tǒng)中發(fā)揮著最重要的作用。催化劑降低了二甲苯燃燒所需的溫度，減少了反應能耗，同時減少了反應時間。

當前，應用在催化氧化二甲苯上的催化劑主要為貴金屬（如Pt、Pd）催化劑和稀土催化劑兩大類，已經(jīng)推廣使用的有以Al2O3為載體的蜂窩陶瓷鉑催化劑和鈀催化劑。

催化燃燒法具有明顯的優(yōu)缺點，優(yōu)點是①燃燒過程為無焰燃燒，安全系數(shù)高；②二甲苯去除率高；③燃燒溫度低，運行成本低；④對廢氣中二甲苯濃度和熱值要求較低；⑤二次污染物NOX生成量??；⑥要求的燃燒器體積較小。缺點是催化劑價格昂貴，且要求廢氣中不得含有使催化劑失活的物質。