Homogene katalysatorer fungerer i samme fase som reaktantene. Vanligvis oppløses homogene katalysatorer i et løsningsmiddel med substratene. Et eksempel på homogen katalyse involverer påvirkning av H på forestringen av karboksylsyrer, slik som dannelsen av metylacetat fra eddiksyre og metanol. Prosesser med høyt volum som krever en homogen katalysator inkluderer hydroformylering, hydrosilylering, hydrocyanering. For uorganiske kjemikere er homogen katalyse ofte synonymt med organometalliske katalysatorer. Mange homogene katalysatorer er imidlertid ikke organometalliske, illustrert ved bruk av koboltsalter som katalyserer oksidasjonen av p-xylen til tereftalsyre.