Der Katalysator bildet das Herzstück einer KNV-Anlage. Für die Abluftreinigung wird der Abluftstrom zunächst in einen Wärmetauscher geleitet. Hier wird die Produktionsabluft erhitzt. Dies geschieht mittels Wärmeübertragung aus der bereits gereinigten Abluft. Nach dem Wärmetauscher durchströmt die Abluft den Katalysator, hier werden die enthaltenen Schadstoffe oxidiert. Der Katalysator setzt dabei die Reaktionstemperatur der abzuscheidenden Schadstoffe herunter. Dafür wird der Katalysator auf einen Materialträger, die sogenannte Gitterbox, aufgetragen. Die Oxidation der Schadstoffe erfolgt sowohl innerhalb als auch auf der Außenwand dieser Gitterbox. Dafür muss die zu reinigende Abluft eine bestimmte Mindesttemperatur aufweisen, um die katalytische Reinigung zu starten. Mittels des Wärmetauschers wird der gereinigten Abluft thermische Energie entzogen und auf die verunreinigte Abluft übertragen.
Obwohl die KNV im Vergleich zur regenerativen Nachverbrennung mit niedrigeren Temperaturen arbeitet und damit grundsätzlich energieeffizienter ist, basiert auch dieses Verfahren auf dem Verbrauch fossiler Brennstoffe (z. B. Erdgas zur Vorwärmung), wodurch CO₂-Emissionen entstehen. Die Gesamt-Ökobilanz fällt insbesondere bei niedrig belasteter Abluft ungünstig aus.

Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall können unterschiedliche Katalysatoren eingesetzt werden. Zu den häufig eingesetzten Katalysatoren gehören Platin, Palladium und Titandioxid. Für die richtige Wahl des Katalysators, muss die genaue Zusammensetzung der Abluft im Vorfeld intensiv geprüft werden. Dies kann sich jedoch bei größeren Abluftmengen oder großen Schwankungen als problematisch erweisen, da der Katalysator sehr empfindlich auf sogenannte „Katalysatorgifte“ reagiert. Als Katalysatorgifte werden Stoffe und Stoffverbindungen sowie Ablagerungen bezeichnet, die den Katalysator dauerhaft beschädigen können. Der Katalysator ist einem hohen Materialabtrag ausgesetzt, so dass er je nach Anwendungsfall, in längeren oder kürzeren Zeitabständen ausgetauscht werden muss.