本身具有催化活性時，也可稱作固定床催化膜反應器。此類膜反應器有兩種放置方式:水平式和垂直式。水平放置式適用于氣固相和液固相催化反應，氣相或液相反應物從膜反應器一端通人，與膜反應器內的催化劑接觸后反應，然后從另一端流出反應器，在反應過程中，部分生成物通過膜分離出來可打破反應的平衡限制，使用惰性掃除氣及時移走分離出的產物，可加快反應速率。垂直放置式適用于氣液固多相催化反應，反應時液相反應物一般都從膜反應器的頂端進入，氣相反應物從膜反應器的底端進入，兩者逆流操作以加大反應物的有效接觸面積，同時部分生成物通過膜分離出來用惰性掃除氣及時帶走來打破反應平衡或加快反應速率。