裂化催化剂的发展与裂化催化工艺的发展是相辅相成的。早期使用的催化剂是天然白土催化剂，后发展为无定形硅酸铝催化剂。自20世纪60年代沸石裂化催化剂开发成功以来，稀土作为一个重要组分引入到裂化催化剂中，开创了稀土在裂化催化剂中应用的新局面。
（1）天然白土催化剂 天然白土催化剂中以酸处理膨润土催化剂性能最好，其主要成分是蒙脱土，分子式为4SiO2-Al2O3-H2O。未经处理的膨润土裂化活性很低，需用无机酸处理，脱除层间吸附离子，并从蒙脱土骨架上脱除铝、铁等离子，形成强的酸性H＋，才能表现出较高的裂化活性。
（2）硅酸铝裂化催化剂 无定形硅酸铝裂化催化剂是由化工原料制得，因而也称合成硅酸铝催化剂。硅酸铝催化剂中铁、钠等杂质的含量比天然白土催化剂少，有良好的孔隙结构，故具有催化活性高和热稳定性好等特点，其主要成分为SiO2和Al2O3，是硅和铝的复合氧化物。是由胶态SiO2凝胶后在其表面覆盖含铝化合物，再制成SiO2-Al2O3凝胶，最终形成无定形SiO2-Al2O3。制备方法和工艺参数不同时，制得的无定形硅酸铝催化剂的裂化活性和孔隙结构也不一样，其裂化活性同样来自于催化剂的酸性中心。它的酸性是硅酸铝骨架结构中A1取代Si-O-Si中的Si而形成含有Si-O-Al结构而形成。为保持电中性，Al3＋取代Si4＋后，Al须带一个负电荷，就通过临近的正离子，如质子H＋来稳定，由此形成了质子酸的酸性中心。工业上早期使用的是低铝硅酸铝催化剂（含10％～13％Al2O3），由于市场对汽油的辛烷值要求日益提高，又发展了高铝硅酸铝催化剂（含24％～26％Al2O3）。采用高铝硅酸铝催化剂除提高辛烷值外，还有助于降低催化剂的补充量，减少随烟道气逸出的催化剂的量。硅铝催化剂除主要用于石油裂解外，还用于分子内或分子间脱水、烯烃聚合、异构化等反应。
（3）沸石裂化催化剂 自然界存在的沸石最早是用来分离混合物的，20世纪60年代末人工合成沸石成功，称之为分子筛。1962年莫比尔石油公司的C.J.Plank和E.J.Rosinzki发现，将沸石结合到硅铝酸盐基体内，能够明显改善催化性能，提高汽油出油率，减少气态产品数量和造渣量。沸石裂化催化剂很快在石油精炼工艺应用并使之产生了根本性的变化，大大推动了炼油业的发展。
沸石是晶体铝硅酸盐矿物，由不同含量的SiO2和Al2O3组成，其基本单元是硅氧四面体和铝氧四面体，由共有顶点的氧原子连接成链状、环状、层状成笼形骨架，因其骨架排列的不同而形成不同的笼和孔窗。反应分子经由孔窗进入沸石骨架内的空腔（即笼）从而进行催化反应。裂化催化剂中采用的沸石为八面体沸石，八面沸石笼的直径为1.3～1.4nm，孔窗的直径为0.9～1.0nm。合成八面沸石是用不同比例的活性SiO2（通常包括硅酸钠、硅胶、硅溶胶等）和活性Al2O3（如偏铝酸钠、硫酸铝、铝胶或氢氧化铝）加入氢氧化钠混合，82～100℃下反应而成。八面沸石按其中SiO2的含量不同，又可分为X型沸石和Y型沸石。X型沸石中SiO2与Al2O3的物质的量的比（通称硅铝比）一般为2～3，Y型沸石的硅铝比为3～6，后者更为稳定。早期使用的是X型沸石，后改用Y 型沸石。
合成所得的沸石是钠型的，无论是NaX型的还是NaY型的沸石均需要采用离子交换的方法将Na＋交换成其他阳离子才会具有裂化活性，通常可选择的阳离子为Ca2＋、Mn2＋和Re3＋。有时为了引入更多质子到催化剂中以提高催化活性，也可在上述阳离子中添加铵离子或单独用铵离子去交换钠离子。这些阳离子中以稀土离子交换的效果最好，所得的沸石活性最高，稳定性最好，因而稀土在裂化催化剂中得到了广泛应用。采用的沸石类型不同，沸石中的稀土含量也不相同。近年来裂化催化剂中的沸石有一部分改用超稳Y型沸石，稀土用量有所降低，但稀土元素仍然是必不可少的一部分。