Супрамолекулярный катализ включает две основные стадии: связывание субстрата (реагента) в комплекс с катализатором и превращение субстрата внутри комплекса в продукты с последующим выделением свободного катализатора. Для обеих стадий необходимо молекулярное распознавание, т. е. геометрическое соответствие между структурами катализатора, субстрата и продуктов, которое достигается методами супрамолекулярной химии. Важную роль играет также энергетический фактор — наличие сильных взаимодействий между рецепторными центрами катализатора и субстратом.

Если катализатор сам становится продуктом реакции, то система способна к воспроизводству, т. е. представляет собой синтетический аналог ДНК.

Пример природного супрамолекулярного катализа — ферментативный катализ. Простой пример синтетического супрамолекулярного катализатора — макроцикл [24]-N₆O₂ (рис.), который заметно ускоряет гидролиз АТФ до АДФ и фосфата и является тем самым аналогом фермента АТФ-азы.