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    研究表明，臭氧是广谱、高效、快速杀菌剂，它可迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌、病毒及微生物。臭氧是一种氧化性非常强的物质，其氧化还原电位仅次于F₂ 。利用它的氧化性，可以在较短时间内破坏细菌、病毒和其他微生物的生物结构，使之失去生存能力。利用氧化性来杀死微生物以达到灭菌效果的化合物还有很多，比如常见的氯气、高锰酸钾等。但是，这些杀菌剂不但比臭氧杀菌速度慢，而且一般的杀菌剂对人体有害。臭氧与一般杀菌剂有不同，因为多余的臭氧可以很快分解成氧气，而氧气对人体有益无害。臭氧的杀菌效果与氧乙酸相当，强于甲醛、杀菌力比氯高一倍。与一般杀菌剂进行性、积累性的杀菌消毒功能不同的是臭氧的杀菌作用是急速的，当其浓度超过一定阈值后，消毒杀菌甚至可以瞬间完成。湿度的提高及温度的降低可增强臭氧的消毒作用，当臭氧溶于水中后有更强、更快的杀菌消毒作用。利用臭氧杀菌消毒没有二次污染，在处理过的水、空气、食品、器具等中不残存任何有害物质，这也是其他杀菌剂*的优点。

 

    臭氧能通过氧化反应有效去除有毒气体如CO、NO、SO₂、芥子气等。溶于水中的臭氧可氧化、分解从而有效去除水中的有毒物质如重金属离子以及敌敌畏、氧化乐果、马拉硫酸等农药。臭氧用于水消毒可以大大降低自来水中卤代烃等有机致癌物质。

 

    由于其对细菌、微生物强烈的杀灭作用，用臭氧水处理鱼肉类及其他食品可以达到防腐、消除异味、保鲜的功效。在臭氧产生的同时还可以产生大量负离子氧，在空气中有些负离子可有效抑制果蔬的呼吸作用，延缓其代谢过程。同时，臭氧可以杀灭引起果蔬腐烂的病原菌，分解果蔬贮藏过程中产生的具有催熟作用的代谢废物如乙烯、醇类、醛类、芳香类等物质。这样，在臭氧与负离子的作用下抑制了果蔬的新陈代谢及微生物病原菌的滋生蔓延从而延缓其后熟衰老、防止其腐烂变质，达到保鲜的效果。有研究表明，臭氧可使食品、饮料和果蔬的贮藏期延长3～10倍。

 

自然界引起臭味与*味的主要成分是氨、硫化氢、甲硫醇、二甲硫化物、二甲二硫化物等，臭氧可以与它们发生化学反应将其氧化分解为无毒、无臭的物质，从而达到除臭的效果。

 

    Roy 等以 PV₁作为模型病毒，研究了臭氧对肠道病毒的灭活机理。结果证明，臭氧可破坏病毒衣壳蛋白的四条多肽链，并使 RNA 受到损伤。 Mudd 报道，臭氧和对其敏感的氨基酸娥基（半胱氨酸残基、色氨酸残基、蛋氨酸残基）发生反应可直接破坏蛋白质。 Kim 等报告，臭氧作用过程中 , 可使噬菌体中 RNA 被释放出来，电镜观察还可见噬菌体被断裂成小的碎片。 Christensen 等报告 , 嘌吟和嘧啶经臭氧作用后紫外吸收发生改变。有人还认为臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应，穿入菌体内部，作用于脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细胞溶解、死亡。

    氧去除异味性能*。依靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其它气味的有机或无机物质，臭味的主要成分是胺 R3N 、硫化氢 H2S ，甲硫醇 CH3SH 等。臭氧对其氧化分解，生成物没有气味。
    反应式如下：
    R₃N + O₃ → R₃N-O + O₂
    H₂O + O₃ → S + H₂O + O₂
                    → SO₂ + H₂O
    CH₃SH + O₃ →[CH₃ -S-S-CH₃] →CH₃-SO₃H + O₂

    臭氧在蔬菜水果储藏中的应用除了具有杀灭或抑制霉菌生长防止腐烂作用之外，还具有防止老化保鲜作用，其机理是臭氧可以氧化分解果蔬生理代谢作用呼吸出的催熟剂——乙烯气体 C2H4 。其反应过程如下：
    H₂C-CH₂ + O₂ →CO₂+ H₂O
    乙烯中间产物 C₂H₂O 也具有对霉菌等微生物的抑制作用。

    臭氧在水中时刻发生还原反应，产生氧化能力*的单原子氧（O）和羟基（OH） ，瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基（OH） ，是强氧化剂、催化剂，使有机物发生连锁反应。反应十分迅速，单原子氧（O）和羟基（OH） ，对各种致病微生物均有*的杀灭作用，羟的氧化还原位为 2.80V ，与氟的氧化能力相当。
    臭氧可以对水中的，有毒的硫化物，通过与臭氧反应后，产生了无霉的 H₂SO₄、CO₂、 N₂ 等物质，从而达到净化水的目的。