Sắt, titan, vanadi, niken, bạch kim và palađi là những ví dụ về chất xúc tác kim loại chuyển tiếp. Kim loại chuyển tiếp và các hợp chất của chúng hoạt động như chất xúc tác vì cấu hình điện tử của chúng cho phép chúng tạm thời trao đổi điện tử với các loài phản ứng.
Các kim loại chuyển tiếp là những kim loại nằm ở phần giữa của bảng tuần hoàn, được gọi là khối d. Cả kim loại chuyển tiếp và nguyên tố khối d đều thuộc cùng một loại trong bảng, các nguyên tố có một phần các obitan d được lấp đầy dưới dạng vỏ hóa trị của chúng. Kim loại chuyển tiếp có thể được chia nhỏ hơn nữa thành các loại hàng thứ nhất, thứ hai và thứ ba.
Các phản ứng oxi hóa - khử yêu cầu một phân tử mất electron và một phân tử khác nhận electron. Nhiều phản ứng oxi hóa - khử diễn ra với tốc độ rất chậm trong điều kiện không có chất xúc tác vì khả năng loài oxi hóa gặp loài khử để trao đổi electron là rất thấp. Các electron lớp ngoài cùng lớp d của xúc tác kim loại chuyển tiếp dễ bị mất và bị thu hồi. Chúng có thể cho các loài đang bị khử và lấy electron từ các loài đang bị oxy hóa. Điều này tạo thuận lợi cho sự trao đổi điện tử làm tăng tốc độ phản ứng. Các kim loại chuyển tiếp không được sử dụng hết khi chúng hoạt động như chất xúc tác. Thay vào đó, chúng trải qua một sự thay đổi tạm thời về số oxi hóa của chúng, số oxi hóa này sẽ được khôi phục khi kết thúc phản ứng.
