热反应器是通过均质气体的非催化反应来氧化汽油机排气中烃和CO的装置。其原理是基于这类反应器在一段时间内（平均为100ms）能保持排气高温（800-900℃），排气离开气缸后，在排气过程中继续进行氧化反应。热反应器属氧化装置，不能除去NOx。它通常是一种大型容器，备有绝热良好的隔热套，取代了常规排气歧管，被安装在紧靠发动机处。根据发动机内的空-热比，热反应器可分为两类。在富燃料燃烧的情况下，热反应器需要二次空气喷射系统，以完全氧化排气中较高浓度的氢和CO（通常为百分之几），并维持较高的反应温度，故其转化效率较高。在贫燃料燃烧的情况下，不需要二次空气喷射系统，其运转温度主要由排气温度决定，运行温度较低，导致转化效率较低。近年来由于有效的催化反应器的发展，对热反应器的需要已大为减少。