a reação pode ser conduzida via três mecanismos aceitos para catálise heterogênea (Langmuir-Hinshelwood: LH, Mars van Krevelen: MvK e Eley-Rideal: ER), a depender da fase ativa utilizada como catalisador e suporte catalítico.

tipicamente, o mecanismo LH ocorre em metais de transição, exceto o grupo da platina, depositados em suporte inativo.

no mecanismo ER, ao contrário do mecanismo LH, não há a adsorção das duas espécies reagentes. É considerado que uma molécula de CO da alimentação gasosa se choca com uma molécula de oxigênio previamente adsorvida.

no mecanismo MvK o produto da reação deixa a superfície do catalisador com um ou mais constituintes provenientes do próprio catalisador, ou seja, o catalisador participa mais ativamente na reação, sendo crucial para formação dos produtos desejados.

a presença de um óxido metálico como suporte para o mecanismo MvK é de grande importância para promoção da oxidação do CO.