三元催化器失效的原因有不少。

溫度過高是常見原因之一，正常工作溫度一般在 350—700℃，超過 850—1000℃時，內涂層的催化劑可能脫落、載體碎裂。比如點火時間過遲或點火次序錯亂、斷火等，會使未燃燒的混合氣進入催化反應器，導致排氣溫度過高。

排氣惡化也會造成失效，排放的廢氣污染物濃度、總量過大，像混合氣偏濃，會影響催化轉化能力，廢氣中大量的 HC 和 CO 還會產生過度氧化反應，使催化反應器溫度過高而損壞。

慢性中毒得注意，催化劑對硫、鉛、磷、鋅等元素敏感，這些來自汽油和潤滑油燃燒后的氧化物顆粒易吸附在催化劑表面，使其“中毒”失去催化作用。

氧傳感路失效也不行，氧傳感器能測廢氣中氧的濃度并轉換電信號給 ECU，控制空燃比，若燃油含鉛、硅或使用不當會造成氧傳感器中毒、積碳、陶瓷碎裂等故障，導致空燃比失準，降低催化轉化器效率和使用壽命。

表面積碳不容忽視，汽車長期低溫工作，三元催化器無法啟動，發動機排出的炭煙附著在催化劑表面，載體孔隙堵塞，影響轉化效能。

與發動機不匹配也不行，同樣的發動機和催化器，不同車型發動機工作區間、排氣狀況和安裝位置不同，都會影響催化轉化效果，得用不同的三元催化器。