基于臭氧的強氧化性，且在水中可短時間內自行分解，副產物沒有二次污染，是理想的綠色氧化藥劑。隨著近幾十年臭氧制取技術的不斷進步趨于成熟，臭氧氧化方法已逐漸發展成為一種應用廣泛的高級氧化技術。而在水處理領域中，該技術已在許多方面得到了應用，其中包括殺菌消毒、除臭、除味、脫色，去除鐵、錳，氧化分解有機物和絮凝作用等。
臭氧氧化：臭氧在水中反應的機理是利用臭氧的氧化性（氧化電位2.03V）將水中的有機物直接氧化，或者將大分子有機物氧化分解成小分子，使其更容易被降解。雖然單純的臭氧氧化能在一定程度上對有機物進行去除，但是臭氧難以將氧化后的小分子物質進一步氧化，因此單純的臭氧氧化對于有機物的礦化程度有一定局限性。
臭氧催化氧化：通過在臭氧體系中投加催化劑，能夠顯著提高臭氧體系產生羥基自由基的能力及改善臭氧直接氧化有機物的能力，是一種針對單獨臭氧氧化效率低而發展起來的新型技術。
