臭氧的氧化作用极强，常温下即可使金属及各种有机物氧化，因此，人们对臭氧在以下几个方面的进行了大量研究，并取得了极其满意的结果。
1.祛菌消毒：研究表明，臭氧是广谱、高效、快速祛菌剂，它可迅速祛除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。利用氧化性来祛除微生物以达到祛菌效果的化合物还有很多，比如常见的氯气、漂白粉、高锰酸钾等。但是，这些祛菌剂不但比臭氧祛菌速度慢，而且一般的祛菌剂对人体有害。臭氧与一般祛菌剂有不同，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。臭氧的祛菌效果与氧乙酸相当，祛菌力比氯高一倍。与一般祛菌剂积累性的祛菌消毒功能不同的是臭氧的祛菌作用是急速的，当其浓度超过一定阈值后，消毒祛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、更快的祛菌消毒作用。利用臭氧祛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，这也是其他祛菌剂无法比拟的优点。

2.解毒：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、有机毒物、氰化物、硫化物以及敌敌畏、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。

3.防腐保鲜：由于其对细菌、微生物强烈的分解作用，用臭氧水处理蔬果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，臭氧可以祛除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。

4.除臭、除异味：自然界引起臭味与腐败味的主要成分是氨、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。