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臭氧化學反應中絕大多數反應屬于氧化還原反應，因此臭氧可以和幾乎所有物質發生反應，尤其是各種細菌、病毒等。臭氧在水中消毒的原理是臭氧在水中發生氧化還原反應，產生氧化能力極強的單原子氧（O）和羥基（OH）水中微生物菌體既與溶解水中的臭氧直接反應，又與臭氧分解生成之羥基OH的間接反應。羥基（OH）是強氧化劑、催化劑，可使有機物發生連鎖反應，反應十分迅速，對各種致病微生物有極強的殺滅作用。單原子氧（O）也具有強氧化能力，對頑強的微生物如病毒、芽孢等有強大的殺傷力。臭氧殺菌機理以氧化作用破壞微生物膜的結構實現殺菌作用。臭氧發生器臭氧首先作用于細胞膜，使膜構成成份受損傷而導致新陳代謝障礙，臭氧繼續滲透，穿透膜而破壞膜內脂蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，導致細胞溶解、死亡。而臭氧殺滅病毒則認為氧化作用直接破壞其核糖酸DNA物質而完成的，屬于溶菌性殺菌過程，相當徹底。臭氧氣體在空間中可以消除空氣和物品的霉菌、異味，并能降解有害物質，分解甲醛、苯系物、硫化物、一氧化碳、乙烯等，使其氧化，轉化為無害物質。所有臭氧化學反應的最終產物均為H2O、CO2、O2等。同時，作為暫態（需要依靠外加能量才能存在的物質狀態）存在的臭氧，當外加電場停止提供能量后，經過一定時間（半衰期）的揮發，臭氧本身會分解還原成為自然界中存在的氧氣，成為沒有二次污染的消毒方式。臭氧機產生的臭氧對消除蔬菜中的農藥的確有不錯的效果，因為臭氧有很強的氧化作用，他能與農藥、化肥相結合，但是并不能完全徹底地清除蔬果中殘存的農藥。因為臭氧與農藥進行氧化還原反應，只能去除蔬果表面的農藥，而此類農藥用一般水洗也可去除。而消費者所擔心的殘留農藥是系統性農藥，存在于蔬果內部，臭氧根本無法接觸。臭氧對蔬菜的有機成分應該沒有破壞作用。對于肉類，臭氧機可能去除肉表面殘留的抗生素、生長素等，但是肉類屬于動物蛋白質，主要由氨基酸組成，經過臭氧處理，可能會產生具有致癌性的物質亞硝酸，因此不建議人們用臭氧機處理肉類。
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