三效催化剂的劣化机理是一个非常复杂的物理、化学变化过程，除了与催化转化器的设计、制造、安装位置有关外，还与发动机燃烧状况、汽油和润滑油的品质及汽车运行工况等使用过程有着非常密切的关系。影响催化剂寿命的因素主要有四类，即热失活、化学中毒、机械损伤以及催化剂结焦。在催化剂的正常使用条件下，催化剂的劣化主要是由热失活和化学中毒造成的。
（1）热失活：指催化剂由于长时间工作在850以上的高温环境中，涂层组织发生相变，载体烧熔塌陷，贵金属间发生反应，贵金属氧化及其氧化物与载体发生反应而导致催化剂中氧化铝载体的比面积急剧减小，催化剂活性降低的现象。
（2）化学中毒：指一些毒性化学物质吸附在催化剂表面的活性中心不易脱附，导致尾气中的有害气体不能接近催化剂进行反应，是催化转化器对有害排放物的转化效率降低的现象
（3）机械损伤：指催化剂及其载体在受到外界激励负荷的冲击，振动，乃至共振的作用下产生磨损甚至破碎的现象
（4）催化剂结焦：发动机的不正常燃烧产生的炭烟沉积在催化剂上，导致催化剂被沉积物覆盖和堵塞，不能发挥其应有作用的现象。
