觸媒是指一種化學物質，在化學上又稱為催化劑，可促使化學反應發生，或加速反應的速度，而「光觸媒」是以奈米級的二氧化鈦為媒介質，經過光的照射，可以促進化學反應的物質。觸媒本身能降低化學反應的能量，而促使化學反應或加快其反應速度，但本身卻不因化學反應而產生變化或破壞本體結構。二氧化鈦本身即是一種催化劑，其晶體結構有銳鈦礦、金紅石及板鈦礦三種，其中以金紅石相和銳鈦礦相兩類為主，其結構擁有光觸媒特性。
金紅石相二氧化鈦具有獨特的顆粒形狀，粒徑約500~1000nm，有良好的分散性和極高的紫外屏蔽性能(其紫外屏蔽率高達99%以上)，最大的用途為顏料，用於防曬化妝品、塗料、有機顏料等；銳鈦相奈米二氧化鈦採用氣相共沈法及溶膠凝膠法製，粒子徑約50~30nm，明顯增大了產品的比表積和光催化活性，廣泛用於空氣淨化、污水處理和工業催化等領域。
觸媒的反應機構為，光能受奈米二氧化鈦吸收而激發其電子軌域上之價電子，並使其從價電子帶(Valence Band)跳躍至導電帶(Conductive Band)，而產生電子－電洞對(電子穴)。此時電子、電洞對擁有足夠能量可與空氣中的水及氧反應進而產生羥基自由基(水與電洞反應)及超氧自由基(氧與電子反應)，而此二種自由基因為擁有強大的氧化還原力，可與有機物及有害氣體進行反應，使其逐步降解為二氧化碳及水，另外這二種自由基除了上述效果還有殺菌除霉的功能，把這些機能應用於生活中，是目前研究和開發光觸媒的最大目的，尤其日本在光觸媒研究及開發最為廣泛。
1968年由日本東京大學工學研究所藤島昭博士首次發表「光觸媒」，於1980年由Hitachi、NIRE等公司開始發展出除臭、空氣淨化等設備，其光觸媒應用從此受到重視。
光觸媒在缺點上，其效果因取決於二氧化鈦的濃度，並需搭配極小的奈米粒徑和大表面積的光觸媒二項條件，才能讓光觸媒發揮最大效果，若二氧化鈦濃度太低，效果則大打折扣。
