臭氧杀菌机理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒则认为氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
臭氧能氧化分解细菌、病毒内部氧化葡萄糖所的葡萄糖氧化酶，并直接与细菌、病毒发生作用，氧化并穿透其细胞壁，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌、病毒的新陈代谢和繁殖过程遭到破坏，而夺取细菌病毒的生命。同时还可以渗透细胞膜组织、侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞溶解性死亡，并将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热源（内毒素）等溶解死亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为型、杀菌和溶菌型三种。臭氧灭菌消毒属于溶菌型剂体，可以达到“、地消灭物体内部所有微生物的目的”，不仅这样而且它的作用是瞬间完成的。
食品行业应用臭氧的目的有两个方面：一是杀灭微生物－杀菌消毒；二是氧化分解有机或无机物污染气味－除臭净化 。两方面的应用基础均依赖于O3的强氧化性能和不稳定易分解的特性 。臭氧去除异味性能。依靠其氧化性能可快速分解产生臭味及其他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。
高压放电式发生器： 该类臭氧发生器是使用一定频率的高压电流制造高压电晕电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，从而制造臭氧。 这种臭氧发生器具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大（单机可达1Kg/h）等优点，所以是国内外相关行业使用广泛的臭氧发生器。
臭氧机是牛仔布洗水方法之一，能够起到消毒、漂白、脱色的作用。臭氧法的作用原理是利用臭氧的强氧化性，破坏牛仔布表面的发色和助色基团，从而达到脱色的目的，对布面产生漂白的效果。
臭氧对不同的有机染料作用是不同的，对碱性染料脱色90%需要5分钟，而对直接染料则需要5-10分钟。臭氧与染料反应时，生成水和二氧化碳，臭氧本身在空气中被还原成氧气，整个过程与其他方法对比更为环保。臭氧并不稳定，受温度影响容易分解，因此温度把控需比较严格。在10℃左右，臭氧机氧化漂白的效率较高，且对碳水化合物的降解速度相对较低，故反应通常在常温状态下进行。
臭氧主要存在于距地球表面20千米的同温层下部的臭氧层中，含量约50ppm。它吸收对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球，以屏蔽地球表面生物，不受紫外线侵害。
臭氧机生产的臭氧的氧化能力，其氧化还原电位仅次于氟，在其应用中主要用这一特性。
臭氧支持燃烧，可燃物放入臭氧中可发生自燃现象且燃烧较氧气中更加剧烈。
臭氧与亚铁、Mn2+ 、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均发生反应，臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂。
⑴ 臭氧与烯烃类化合物的反应 臭氧容易与具有双键的烯烃化合物发生反应，反应的终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成醛和酸。
⑵ 臭氧和芳香族化合物的反应 臭氧和芳香族化合物的反应较慢，在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中，其反应速度常数逐渐增大。
⑶臭氧机的臭氧对核蛋白(氨基酸)系、有机氨也都发生反应。
