Metateesireaktiossa muodostetaan katalyytin avulla uudet kaksoissidokset kahden kaksoissidoksen hiiliatomien välille. Katalyytin keskusatomina on siirtymäalkuaineista yleensä molybdeeni tai rutenium. Molybdeenikatalyytit ovat erittäin reaktiivisia, mutta herkkiä hapelle ja kosteudelle. Ruteniumkatalyyttejä voidaan käyttää veden, alkoholien, happojen tai ilman läsnä ollessa ja ne soveltuvat hyvin laajalle yhdistejoukolle, mutta eivät emäksisille yhdisteille.
Yleisimmät heterosyklien muodostamisessa käytettävät reaktiotyypit ovat renkaansulkeva metateesi RCM, enyynimetateesi EM sekä renkaan uudelleenjärjestelymetateesi RRM, jossa tapahtuvat peräkkäin renkaanavaava metateesi ROM- ja RCM-rektiot. Metateesireaktio on termodynaamisesti kontrolloitu tasapainoreaktio. Sen kanssa kilpaileva reaktio on isomerisaatio.
Metateesilla voidaan muodostaa ainakin happi-, typpi-, rikki-, fosfori-, boori- ja piiheterosyklejä. Lewisin emäkset eivät toimi käytettävien katalyyttien kanssa hyvin. Esimerkiksi amiinit reagoivat metateesissa huonosti, mutta niiden johdannaiset kuten amidit toimivat paremmin. Rikki puolestaan aiheuttaa helposti katalyyttimyrkytyksen, mutta sen johdannaiset kuten sulfonit, sulfonaatit, sulfonamidit sekä sulfamidit toimivat metateesireaktioissa.
Viimeisen vuosikymmenen aikana metateesi on yleistynyt orgaanisessa syntetiikassa menetelmänä valmistaa heterosyklisiä yhdisteitä. Tämän on mahdollistanut helposti käytettävien reaktiivisten katalyyttien kehitys. Nykyisin saatavilla olevat katalyytit eivät kuitenkaan vielä täytä kaikkia vaatimuksia ja tämä rajoittaa reaktion käyttöä.
