柴油机尾气具有复杂的化学组成，并且随着发动机的工况变化，尾气的组成也显著不同，其排放的污染物中含有碳烟颗粒物（PM）、烃类（HC）、CO和NOx等。
因为尾气中O2含量较高，故 HC和CO排放量较少，一般只有汽油机的1/10：NOx排放量与汽油机大致处于同一数量级而PM的排放量约为汽油机的几十倍。
因此，降低NOx和PM排放是柴油机车尾气催化净化的主要课题。此外，柴油机排气中还含有 H2O，O2，N2，少量SO2和大量的CO2等气体。
