臭氧的应用主要是灭菌消毒。这主要是因为臭氧有的氧化能力，臭氧在一定浓度下能与细菌、病毒、病原体等微生物产生生化反应。臭氧具有很高的能量，在常温、常压下很快自行分解为氧（O2）和单个氧原子（O），单个氧原子具有很强的活性，对细菌、病毒、病原体等微生物具有较强的氧化作用。
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。
紫外线以光波辐射作用杀菌，只有照射到的位置且达到照射强度标准才有杀菌效果。食品加工车间很高、很大，照射强度与距离平方成反比，强度不够，照射又有很大死角。臭氧为气体，扩散性好，无死角，浓度均匀紫外线杀菌在相对湿度60%以上时效果急剧下降，80%湿度上时反可诱使细菌复活。臭氧则相反，湿度越高杀菌效果越好，对食品行业80%－90%高湿环境特别适合
臭氧与消毒剂比较： 臭氧作为广谱无残余污染的气体消毒剂比食品行业常用的消毒剂（如过氧乙酸、高锰酸钾、甲醛、二氧化硫）等具有特殊的性臭氧会自行分解为氧气，不产生残余污染，消毒后不需通风换气。常规消毒均需通风换气或化学中和，麻烦而又降低消毒效果。
臭氧机除臭是通过臭氧发生器产生臭氧，臭氧机氧化臭气体如：氨、胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯、二甲苯等，使呈游离状态的污染物分子与臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物，如CO2、H2O等，从而达到除臭的效果。臭氧除臭过程中，成本低，几乎不需要添加药剂;除臭速度快，通常几分钟就能达到除臭效果;如果臭氧设备保养的好，使用周期较长，更换频率很低。药剂除臭，有一定的局限性，不如设备除臭。而UV紫外灯除臭过程中，臭氧浓度过低，除臭效果有限。综合来看，臭氧机经济实惠。
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。
甲醛是常见的室内污染源，因甲醛的沸点很低，常温下就可以挥发，而它又是一种有毒性气体，长时间的吸入甲醛有致癌的风险，不得不防。有些朋友 会在家里放置绿植，或者 活性炭炉，这些虽然可以一定程度上去除甲醛，其作用时间也是有限的。其实，我们可以用臭氧机制成的臭氧对家具和室内空气进行消毒，臭氧在空气中是可以扩散的，这样就可以无死角的去除甲醛，让它无处遁形。
果蔬上面的农药残留和肉类的有机激素，对人体有很大的危害，如果使用时候不注意，时间久了，就会引起 健康问题。不过，有了臭氧机，我们就不用发愁了，可以将果蔬和肉放在臭氧水中清洗15分钟左右，然后拿出来，放在干净的地方，再过15分钟左右，就可以作为食材了。
