В широком смысле фотокатализ представляет собой процесс многократного (от тысяч до миллионов раз) ускорения протекания химических реакций при одновременном воздействии вещества-катализатора и светового излучения. Особенность фотокатализа состоит именно в том, что раздельное действие на реагенты светового излучения или катализатора не оказывает какого-либо значительного эффекта.

Различают несколько типов фотокатализа. При фотоиндуцированном катализе повышение скорости прохождения реакции обеспечивается катализатором, который образуется из ранее неактивного вещества (прекьюсора) под воздействием света. При некоторых условиях подобные реакции могут идти и после прекращения облучения.

Фотоактивированный катализ схож с катализом фотоиндуцированным (в нем также из прекьюсора образуется катализатор под воздействием света). Однако в процессе протекания основной реакции катализатор снова превращается в прекьюсор. Поэтому для обеспечения катализа необходимо постоянное облучение.

Каталитические фотореакции как разновидность фотокатализа характерны тем, что катализатор в них играет традиционную роль. Под воздействием света же изменяются реагирующие вещества, переходя в так называемое возбужденное состояние. В нем становится возможным их эффективное взаимодействие с катализатором. Соответственно, реакция идет только под воздействием света.

Фотокаталитические реакции весьма распространены в природе. Наиболее ярким примером естественного фотокатализа является фотосинтез. В химической промышленности сегодня фотокатализ применяется весьма широко. С помощью него ускоряются различные реакции окисления, восстановления, полимеризации гидрирования и дегидрирования, осаждения металлов. На основе эффекта фотокатализа производят системы очистки воздуха.