均相催化反應是催化劑與反應物同處於一均勻物相中的催化作用。有液相和氣相均相催化。液態酸鹼催化劑，可溶性過渡金屬化合物催化劑和碘、一氧化氮等氣態分子催化劑的催化屬於這一類。均相催化劑的活性中心比較均一，選擇性較高，副反應較少，易於用光譜、波譜、同位素示蹤等方法來研究催化劑的作用，反應動力學一般不複雜。但均相催化劑有難以分離、回收和再生的缺點。
其中最重要最普通的一種是酸鹼催化反應。如酯類的水解以H+離子作催化劑：
H+
CH3COOCH3 + H2O → CH3COOH + CH3OH
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