催化剂是核心部件，铂是唯一商业化的催化剂材料。催化剂对燃料电池电堆的功率和寿命有很大影响，是燃料电池的核心部件。质子交换膜燃料电池是低温燃料电池，工作温度不足100℃，是唯一能应用在汽车领域的燃料电池，但对催化剂的活性要求很高，目前铂是最理想的催化剂，也是唯一商业化的催化剂。目前通常用高比表面积的碳搭载铂纳米颗粒，然后将铂碳催化剂均匀分散在电极表面。
铂催化剂用量已经大幅降低，国内燃料电池汽车平均20g/辆。根据美国能源部数据，2006年燃料电池电堆需要铂催化剂1.1g/kw，随着技术的进步，铂的用量在逐步减少，2015年降到了0.2g/kw。不过该单位需求为实验室水平，为保障催化剂的活性和寿命，目前国际车企对铂的实际用量略高一些，约0.4g/kw。由于国内燃料电池尚未实现产业化，催化剂的实际用量要高于国际水平，平均20g/辆。
催化剂技术更新日新月异，不会成为制约燃料电池车发展的瓶颈。铂在催化中并未发生损耗，绝大部分可以回收，而且催化剂技术在不断进步，目前技术研发有两个方向：大幅降低铂的用量或采用新型催化剂，而且这两个技术发展路径很清晰，未来燃料电池汽车实现大规模量产时，铂的用量将远低于现有水平。
催化剂技术海外企业较为领先，国内尚处于实验室阶段，但具备国产化能力。在燃料电池催化剂领域，海外部分企业已经能够实现批量化生产，而且性能稳定，国内由于燃料电池产业化进程相对落后，大部分企业主要还是处于实验室阶段，具备国产化能力的企业主要有两类：
1、贵研铂业，主业汽车尾气铂催化剂，与上汽集团共同研发燃料电池催化剂的研发；
2、电堆研发实力较强的研究机构，主要是大连化物所、新源动力，以及清华大学、同济大学等高校。
