貴金屬催化劑主要有三個方面的應用，即在氧化還原反應中的應用（包括加氫還原反應和氧化反應中的應用）、在化學電源中的應用及環境保護領域的應用。以下將介紹各種貴金屬催化劑在這三方面的應用。
催化劑中的組分由兩種或兩種以上的金屬組成。例如負載在含氯的γ-氧化鋁上的鉑-錸等雙(多)金屬重整催化劑。它們比前述僅含鉑的重整催化劑有更優越的性能，在這類催化劑中，負載在載體上的多種金屬可形成二元或多元的金屬原子簇，使活性組分的有效分散度大大提高。金屬原子簇化合物的概念最早是從絡合催化劑中來的，將其應用到固體金屬催化劑中，可以認為金屬表面也有幾個、幾十個或更多個金屬原子聚集成簇。70年代以來，根據這一概念，提出了金屬原子簇活性中心的模型，用來解釋一些反應的機理。在負載型和非負載型多金屬催化劑中，若金屬組分之間形成合金，稱為合金催化劑。研究和應用較多的是二元合金催化劑，如銅-鎳、銅-鈀、鈀-銀、鈀-金、鉑-金、鉑-銅、鉑-銠等。可以通過調整合金的組成來調節催化劑的活性。某些合金催化劑的表面和體相內的組成有著明顯的差異，如在鎳催化劑中加入少量銅后，由于銅在表面富集，使鎳催化劑原有表面構造發生變化，從而使乙烷加氫裂解活性迅速降低。合金催化劑在加氫、脫氫、氧化等方面均有應用。
