催化燃烧受到了广泛的关注，因为它具有将污染物的排放量降低到远低于上述系统所能达到的水平的能力。燃料和空气在进入催化剂之前先进行充分混合，这会加快化学反应并因此释放燃烧热。催化燃烧的当量比要远低于常规燃烧系统中的稀薄燃烧。在如此低的温度下，NOx含量大大降低。下图显示了催化燃烧器的可能示意图。提供了一个中间区域，可将任何一氧化碳和纯碳氢化合物转化为诸如一氧化碳的产品2和H2O并被跟随通过稀释区来准备燃烧室废气以进入涡轮部分。

    在启动和怠速时，压缩机的输送温度可能太低而无法使催化剂有效，并且在启动和怠速工况期间可能需要一个单独的燃烧室。催化燃烧仍在开发中。要克服的重要问题是在燃气轮机燃烧器中普遍存在的苛刻和变化的工作条件下令人满意的催化剂寿命和可靠性。这里须指出的是，涡轮机入口温度（TET）逐渐增加，当今的燃气轮机在1800K的燃烧温度下运行。在这样的高温下，使用催化燃烧减少排放的潜力是有限的，因为使用前面讨论的其他形式的低排放燃烧系统可以实现稳定燃烧。由于这些燃烧系统非常发达，因此催化燃烧比较有可能在TET低于弱熄灭的小型装置中找到应用。但是，如果催化燃烧的控制系统比DLE燃烧系统简单得多（特别是如果省去了外部放气），那么在这种燃气轮机中，如果这种燃烧系统的成本具有竞争力，那么就有可能在催化式燃气轮机中广泛使用催化燃烧。还值得指出的是，涡轮进口温度不会超过1800K，因为，在更高的涡轮入口温度，NOX排放量显著增加。