Användningen av termiska krackningsenheter för att omvandla gasoljor till nafta härstammar från tiden före 1920. Dessa enheter producerade små mängder instabil nafta och stora mängder koks som biprodukt. Även om de lyckades ge en liten ökning av bensinutbytet var det kommersialiseringen av den fluidkatalytiska krackningsprocessen 1942 som verkligen lade grunden för den moderna oljeraffineringen. Processen gav inte bara ett mycket effektivt sätt att omvandla högkokande gasoljor till nafta för att tillgodose den ökande efterfrågan på bensin med hög oktanhalt, utan den innebar också ett genombrott inom katalysatortekniken.
Den termiska krackningsprocessen fungerade till stor del i enlighet med teorin om molekylär omvandling genom fria radikaler. Under förhållanden med extrem värme kan elektronbindningen mellan kolatomer i en kolvätemolekyl brytas, vilket genererar en kolvätegrupp med en oparad elektron. Denna negativt laddade molekyl, som kallas en fri radikal, går in i reaktioner med andra kolväten och producerar ständigt andra fria radikaler genom överföring av negativt laddade hydridjoner (H-). På så sätt uppstår en kedjereaktion som leder till en minskning av molekylstorleken, eller ”krackning”, av komponenterna i den ursprungliga råvaran.
Användning av en katalysator i krackningsreaktionen ökar utbytet av högkvalitativa produkter under mycket mindre svåra driftsförhållanden än vid termisk krackning. Flera komplexa reaktioner är inblandade, men den huvudsakliga mekanismen genom vilken långkedjiga kolväten krackas till lättare produkter kan förklaras med carboniumjonteorin. Enligt denna teori främjar en katalysator avlägsnandet av en negativt laddad hydridjon från en paraffinförening eller tillsättningen av en positivt laddad proton (H+) till en olefinförening. Detta resulterar i bildandet av en karboniumjon, en positivt laddad molekyl som endast har en mycket kort livslängd som en mellanliggande förening som överför den positiva laddningen genom kolvätena. Överföringen av karbonium fortsätter när kolväteföreningar kommer i kontakt med aktiva platser på katalysatorns yta som främjar fortsatt tillsättning av protoner eller avlägsnande av hydridjoner. Resultatet är en försvagning av kol-kol-bindningarna i många av kolvätemolekylerna och en påföljande sprickbildning i mindre föreningar.
Olefiner spricker lättare än paraffiner, eftersom deras dubbla kol-kol-bindningar är mer bräckliga under reaktionsförhållanden. Isoparaffiner och naftener spricker lättare än normala paraffiner, som i sin tur spricker snabbare än aromater. Aromatiska ringföreningar är faktiskt mycket motståndskraftiga mot krackning, eftersom de lätt inaktiverar fluidkrackningskatalysatorer genom att blockera katalysatorns aktiva platser. Tabellen 
illustrerar många av de viktigaste reaktionerna som tros inträffa i reaktorer för fluid catalytic cracking units. De reaktioner som postuleras för olefinföreningar gäller huvudsakligen för mellanprodukter inom reaktorsystemet, eftersom olefininnehållet i råmaterialet för katalytisk krackning vanligen är mycket lågt.
Typiska moderna reaktorer för katalytisk krackning arbetar vid 480-550 °C (900-1 020 °F) och vid relativt låga tryck på 0,7-1,4 bar (70-140 kPa), eller 10-20 psi. Till en början användes naturliga kiselaluminiumoxidleror som katalysatorer, men i mitten av 1970-talet blev zeolitiska och molekylsiktbaserade katalysatorer vanliga. Zeolitiska katalysatorer ger mer selektivt utbyte av produkter samtidigt som de minskar bildningen av gas och koks.
En modern fluidkatalytisk krackningsanläggning använder en finfördelad fast katalysator som har egenskaper analogt med en vätska när den rörs om av luft eller oljeångor. Funktionsprinciperna för en sådan enhet visas i figuren. I detta arrangemang är en reaktor och en regenerator placerade sida vid sida. Oljetillförseln förångas när den möter den heta katalysatorn vid inmatningspunkten, och ångorna strömmar uppåt genom stigreaktorn med hög hastighet, vilket ger en fluidiserande effekt för katalysatorpartiklarna. Den katalytiska reaktionen sker uteslutande i stigreaktorn. Katalysatorn passerar sedan in i cyklonkärlet, där den separeras från reaktorns kolväteprodukter.
Encyclopædia Britannica, Inc.
När krackningsreaktionerna fortskrider avsätts kol på katalysatorpartiklarna. Eftersom dessa avlagringar försämrar reaktionseffektiviteten måste katalysatorn kontinuerligt avlägsnas från reaktionssystemet. Enhetsproduktångor passerar ut ur reaktorns övre del genom cyklonavskiljare, men katalysatorn avlägsnas med hjälp av centrifugalkraften och släpps tillbaka till strippsektionen. I strippningssektionen avlägsnas kolväten från den förbrukade katalysatorn med hjälp av ånga, och katalysatorn överförs genom strippningsröret till regeneratorkärlet, där kolet förbränns med en luftström. Regenereringsprocessens höga temperatur (675-785 °C eller 1 250-1 450 °F) värmer katalysatorn till den önskade reaktionstemperaturen för återkontakt med ny tillförsel till enheten. För att bibehålla aktiviteten tillsätts en liten mängd färsk katalysator till systemet från tid till annan, och en liknande mängd tas ut.
Det krackade reaktorutflödet fraktioneras i en destillationskolonn. Utfallet av lätta produkter (med kokpunkter under 220 °C eller 430 °F) rapporteras vanligen som konverteringsnivå för enheten. Konverteringsnivåerna är i genomsnitt 60-70 procent i Europa och Asien och mer än 80 procent i många katalytiska krackningsanläggningar i USA. Ungefär en tredjedel av produktutbytet består av bränslegas och andra gasformiga kolväten. Hälften av detta är vanligtvis propylen och butylen, som är viktiga råvaror för de polymerisations- och alkyleringsprocesser som diskuteras nedan. Den största volymen är vanligtvis krackad nafta, en viktig bensinblandning med ett oktantal på 90-94. De lägre konverteringsenheterna i Europa och Asien producerar jämförelsevis mer destillatolja och mindre nafta och lätta kolväten.