三元催化器是安裝在汽車排氣系統中的重要機外淨化裝置，其核心作用是將汽車尾氣中的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOx）這三種主要有害氣體，通過氧化和還原反應轉化為無害的二氧化碳（CO2）、水和氮氣（N2）。
三元催化器的工作原理是，當高溫的汽車尾氣通過淨化裝置時，其中的淨化劑增強這三種氣體的活性，促使其進行氧化-還原化學反應。在這個過程中，CO在高溫下被氧化成無色無毒的二氧化碳氣體；HC化合物在高溫下被氧化成水和二氧化碳；NOx被還原成氮氣和氧氣。
由於這種催化器能同時淨化廢氣中的這三種主要污染物，故得名「三元」。