催化加氢是指石油馏分在氢气存在下催化加工过程的通称。催化加氢过程对于提高原油加工深度、合理利用石油资源、改善油品质量、提高轻质油收率等都有重要意义。目前炼油厂采用的加氢过程主要有两大类：加氢精制、加氢裂化。此外，还有专门用于某种生产目的的加氢过程，如加氢处理、加氢改质、润滑油加氢等。加氢精制主要用于油品精制，其目的在于脱除油品中的硫、氮及金属等杂质。有时还对部分芳烃进行加氢，改善油品的使用性能。加氢精制的原料有汽油、柴油、煤油和润滑油等各种石油馏分，其中包括直馏馏分和二次加工产物。各种石油馏分加氢精制的原理和工艺流程，原则上没有明显的差别。
加氢裂化按照原料的不同，可分为馏分油加氢裂化、渣油加氢裂化。石油炼制工业发展目标是提高轻质油收率和提高产品质量。一般的石油加工过程产品收率和质量往往是矛盾的，而催化加氢过程却能几乎同时满足这两个要求——“鱼”和“熊掌”可以兼得。虽然在现代炼油工业中，催化加氢技术的工业应用较晚，但其工业应用的速度和规模都很快超过热加工、催化裂化、催化重整等炼油工艺。无论从时间上，还是空间上，催化加氢工艺已经成为炼油工业的重要组成部分。