光催化原理主要涉及光催化 劑在光照 條件下促 進化 學反 應的 過程。 這一 過程通常涉及半 導 體材料，如二氧化 鈦（TiO2）， 當 這些材料吸收足 夠能量的光子 時， 電子 從 價 帶 躍 遷至 導 帶，形成 帶正 電的空穴（h+）和 帶 負 電的 電子（e-）， 這些 載流子能 夠 與吸附在催化 劑表面的物 質 發生氧化 還原反 應， 產生具有 強氧化性的自由基（如·OH和O2-）， 這些自由基能 夠 將有 機污染物或其他污染物降解 為二氧化碳和水等 無害物 質。
光催化反 應不 僅限 於紫外光激 發，某些可 見光 回響的光催化 劑也被 開發出 來，以 擴大光吸收 範圍和提高太 陽能的利用率。