1、氧化反应：消除一氧化碳与碳氢化合物

CO是燃料不完全燃烧的产物，具有高毒性；HC则是未燃烧的燃油蒸气，易形成光化学烟雾。三元催化剂通过氧化反应将其转化为CO₂和H₂O，显著降低空气毒性。

2、还原反应：减少氮氧化物排放

NOx是高温燃烧条件下氮气与氧气的结合物，会导致酸雨和光化学污染。催化剂通过还原反应将其转化为N₂和O₂，这是氮气在大气中的自然存在形式，无环境危害。

3、协同净化：平衡多种反应条件

由于CO和HC的氧化需要富氧环境，而NOx的还原需要缺氧条件，三元催化剂通过优化贵金属配比和载体结构，实现两种反应的动态平衡。