臭氧能消毒杀菌，臭氧是氧气的一种同素异形体，有强氧化性，可以用于消毒。臭氧消毒杀菌彻底、无残留、杀菌谱广，可杀死细菌、病毒等多种病原体，在医疗、以及食品加工等多个领域应用广泛。
臭氧可以直接作用于细菌、病毒，破坏细胞器和DNA、RNA，以及新陈代谢，使细菌、病毒死亡。另外，臭氧还可以透过细胞膜组织侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。
臭氧消毒是指以臭氧作为消毒剂的水处理技术。臭氧是一种强氧化剂，溶于水后，直接或利用反应中生成的大量羟基自由基及新生态氧间接氧化水中的无机物、有机物，并进入细菌的细胞内氧化胞内有机物，从而达到杀菌消毒、净化水质的目的，与加氯消毒相比，臭氧消毒剂髦小、作用快、消毒效果更佳，同时可以改善水的口感和观感。
臭氧灭菌为溶菌级方法，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素。另外，O3对霉菌都有杀灭作用。O3由于稳定性差，很快会自行分解为氧气或单个氧原子，而单个氧原子能自行结合成氧分子，不存在任何有毒残留物。
