1、高温失活：三元催化器长期在高温条件下，会造成高温失活，三元催化器产生高温的原因是：
（A）发动机失火使未燃混合气在催化器中燃烧发生剧烈氧化放热反应。
（B）汽车连续高速大负荷运行。
（C）汽车突然制动、减速。
发动机排气温度的变化范围很大，怠速时一般为300~400℃，低速、中速常用工况行驶为400~600℃，高速全负荷行驶时为900℃。如果三元催化剂长期暴露在800℃以上的高温环境下，催化剂的活性组分铂、钯和铑贵金属等组分易挥发，其涂层易剥落，其晶粒及助催化剂氧化铈的晶粒会明显增大，而且载体氧化铝也会发生相变，会从比表面较大的γ型转变比表面较小的∂型，从而加剧了贵金属活性组分和助剂氧化铈晶粒的长大烧结和聚集，使该催化剂的比表面急剧下降，而使催化剂失活。高温还会引起氧化铈助剂等储氧能力降低，在800℃时催化剂吸氧能力迅速降低，从而使催化剂的活性大大下降。
2、化学中毒：燃油和润滑油中的硫、磷、抗爆剂中的锰、铅、燃油不完全燃烧产生的一氧化碳都会造成三元催化剂中毒失效，毒物主要是吸附在催化剂活性表面上，并形成一种化学吸附络合物，其中铅中毒往往是不可逆的，催化剂在含铅气氛中工作几十小时就会完全丧失活性，而对硫、磷、一氧化碳中毒，催化剂的活性则在一定条件下可以得到恢复。
3、积碳失活：因积炭覆盖在三元催化剂和涂层表面而造成三元催化器失效为积炭失活，覆盖在涂层表面的积碳往往是一种含有碳、氢、硫、氮、氧、重金属等多种元素的混合物，积炭失活是目前导致三元催化器失效的主要原因之一。
4、堵塞失效：三元催化器因堵塞失效造成发动机工作不正常是目前环保发动机很普遍的问题，三元催化器堵塞常见形式有：
（A）使用乙醇汽油胶质积碳烧结堵塞。
（B）硫磷化学络合物烧结堵塞。
（C）铅锰金属沉积物烧结堵塞。
（D）发动机失火造成陶瓷载体烧溶堵塞。
（E）发动机失火造成三元催化器陶瓷载体和金属外壳之间的密封层部分高温老化，成为粉末堵塞后半部陶瓷载体。
三元催化器堵塞是逐步形成的，堵塞的生成是可逆的，堵塞可通过化学过程如氧化和气化而减少，也可以通过物理过程如解吸和挥发组分、气相组分蒸发而减少。
三元催化器堵塞可以分为三个阶段：
第一阶段为轻微堵塞阶段，此阶段化学络合物吸附在催化剂表面上，只表现为尾气净化功能降低，尾气排放超标。
第二阶段为中度堵塞阶段， 化学络合物已在催化剂表面累积到一定程度，此阶段排气背压升高，油耗增加、动力下降。
第三阶段为严重堵塞阶段，由于堵塞严重，“三元催化器” 工作温度升高，在三元催化器前端形成高温烧结堵塞，高温烧结堵塞又分为两种：一种为金属烧结堵塞，一种为积碳烧结结焦堵塞，它是由燃油中是否使用含铅、含锰抗爆剂而决定，此阶段表现为动力严重下降，经常熄火，严重时排气管烧红，甚至造成车辆自燃。