Żelazo, tytan, wanad, nikiel, platyna i pallad są przykładami katalizatorów metali przejściowych. Metale przejściowe i ich związki działają jak katalizatory, ponieważ ich elektroniczne konfiguracje umożliwiają im czasową wymianę elektronów z reagującymi gatunkami.
Metale przejściowe to metale zlokalizowane w środkowej części układu okresowego, zwane d-blokiem. Zarówno metal przejściowy, jak i element d-blok odnoszą się do tej samej kategorii w tabeli, elementy, które częściowo wypełniły d-orbitale jako swoje powłoki walencyjne. Metale przejściowe można dalej podzielić na odmiany pierwszego, drugiego i trzeciego rzędu.
Reakcje utleniania i redukcji wymagają jednej cząsteczki do utraty elektronów, a innej do uzyskania elektronów. Wiele reakcji utleniania-redukcji przebiega z bardzo małą szybkością w nieobecności katalizatorów, ponieważ prawdopodobieństwo, że geny oksydacyjne, które spotkają się z cząsteczkami redukującymi, wymieniają elektrony są bardzo małe. Zewnętrzne elektrony katalizatorów z metalu przejściowego typu d są łatwo tracone i zyskiwane. Mogą pożyczyć elektrony gatunkom poddawanym redukcji i wziąć elektrony od tych, które ulegają utlenianiu. To ułatwianie wymiany elektronów przyspiesza reakcję. Metale przejściowe nie są zużywane, gdy działają jako katalizatory. Zamiast tego przechodzą czasową zmianę liczby utlenionych, która zostaje przywrócona pod koniec końca reakcji.
