催化热解技术通常使用固定床反应器，主要用于生物油品质提升，适用于绝大多数生物质原料。生物质首先发生热裂解反应生成生物油蒸气，再通过催化剂床层，在催化剂的作用下调整生物油蒸气组分，同时抑制二次裂解反应的发生，减少非目标产物得率（如酸类、酮类、羰基类化合物），降低生物油含氧量，提高其能量密度，得到高品质的生物油。

催化热解所用的催化剂主要分为碱金属类、碱土金属类、金属氧化物类及分子筛类。①碱金属类和碱土金属类催化剂。能有效降低生物油中的含氧量，且来源广泛，价格便宜，具有较好的应用前景。②金属氧化物类催化剂。可降低生物油中部分含氧化合物的含量，提高生物油的稳定性。主要指常见的金属和过渡金属的氧化物，如ZnO、NiO、Al₂O₃和TiO₂等。③分子筛类催化剂。可促进生物油中大分子化合物的分解和转化，得到高附加值的芳香烃类化合物，进而提高生物油的品质。主要有A1-MCM-41、NaY沸石、A1-SBA-15和ZSM-5系列等。该类催化剂可以重复使用，并具有较好的脱氧效果，是生物质催化热解研究的重点。

催化剂是生物质催化热解的核心，主要研究方向是通过改变催化剂酸性位、引入金属离子、选择多孔材料等途径提高催化转化效率，实现生物质定向转化为芳香族类物质。