臭氧用水处理，除灭菌效果好，无二次污染外，还兼有脱色、除味，去除铁、锰、氧化分解有机物和助凝作用，有的报告指，臭氧能够消杀水中一切对人体有害的物质。
臭氧在水中对细菌、病毒等微生物的杀灭率更高，速度更快，对水中有机化合物等污染物的去除很彻底，而且不产生二次污染，这对食品加工用水有很重要的意义。传统生产用水，采用氟制剂进行消毒，氟制剂消毒后会产生氯仿、二氯乙烷、四氯化碳等氯化有机物，这些物质具有致癌性，目前欧盟国家已禁止使用氯系列长效消毒药剂。
臭氧消毒处理后，不产生二次污染化合物，且臭氧对细菌的杀灭率比氯制剂更高，杀灭速度大约是氯制剂的300至600倍。特别在预冷池的消毒中，克服了次氯酸钠消毒后氯残留的缺点，可以经济快速和简便地杀灭细菌。
臭氧水处理，是目前国际上最先进和承载着绿色环保的理念水处理技术。由于臭氧是由3个氧原子构成的氧化性气体分子，具有很强的氧化性，可以高效净化水质，氧化分解水中的污染物，其自身分解还原成氧气。因此，臭氧在水处理行业的各个领域都有很好的发挥作用。
臭氧应用于医院污水，具有高效、快速消毒灭菌，杀灭各种微生物，去除污水的色、嗅味和氯氰等污物，增加水中的溶解氧改善水质，分解难生物降解的有机物和三致物质，提高污水生化性，易分解，不会造成二次污染等优点。
臭氧用于中水回用，具有杀菌、消毒、灭菌、脱色、去味、无二次污染等特点；用于工业废水治理，能迅速分解废水中的氰，酚等有机燃料的脱色去味，除去有害物质，降低COD；用于工业冷却水，具有杀菌、灭藻、除水垢等特点。
