臭氧的应用主要是灭菌消毒。这主要是因为臭氧有的氧化能力，臭氧在一定浓度下能与细菌、病毒、病原体等微生物产生生化反应。臭氧具有很高的能量，在常温、常压下很快自行分解为氧（O2）和单个氧原子（O），单个氧原子具有很强的活性，对细菌、病毒、病原体等微生物具有较强的氧化作用。
臭氧能氧化分解细菌、病毒内部氧化葡萄糖所的葡萄糖氧化酶，并直接与细菌、病毒发生作用，氧化并穿透其细胞壁，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌、病毒的新陈代谢和繁殖过程遭到破坏，而夺取细菌病毒的生命。同时还可以渗透细胞膜组织、侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞溶解性死亡，并将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热源（内毒素）等溶解死亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为型、杀菌和溶菌型三种。臭氧灭菌消毒属于溶菌型剂体，可以达到“、地消灭物体内部所有微生物的目的”，不仅这样而且它的作用是瞬间完成的。
臭氧的应用主要以发生量来确定，分为气态下消毒和液态下消毒两大类。臭氧发生量和使用量一般按照发生量的额定发生量乘以时间来确定，但在不同的用途和不同的场所应计出衰减量而后确定。臭氧发生器在使用中，气源的配置直接影响臭氧的发生浓度、产量和纯度，气源一般分为普通气源、干燥空气源、富氧气源和工业氧气气源四种，以上气源的配置 ，在发生装置相同的情况，浓度和产量依次递增。按照应用常识，一般不应配置普通气源，因为这会影响发生装置的连接使用寿命并导致发生量不稳定。
臭氧机除臭是通过臭氧发生器产生臭氧，臭氧机氧化臭气体如：氨、胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯、二甲苯等，使呈游离状态的污染物分子与臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物，如CO2、H2O等，从而达到除臭的效果。臭氧除臭过程中，成本低，几乎不需要添加药剂;除臭速度快，通常几分钟就能达到除臭效果;如果臭氧设备保养的好，使用周期较长，更换频率很低。药剂除臭，有一定的局限性，不如设备除臭。而UV紫外灯除臭过程中，臭氧浓度过低，除臭效果有限。综合来看，臭氧机经济实惠。
生活中，衣物、鞋袜的臭味，也可以用通过臭氧除臭，衣服漂洗结束后，可以用臭氧水浸泡几分钟，去除衣物残留的异味。如果在洗衣服过程中使用臭氧，臭氧会分解洗衣液(洗衣服)，影响洗涤效果，所以建议在漂洗结束后再用臭氧水浸泡。相关阅读：小型臭氧发生器在我们日常生活中的应用非常广
家用除臭，通常能除去生活环境中的烟味、油烟味、其他食物饮料散发的味道也能去除。通常，采用5克左右的臭氧发生器，工作20分钟，能100平米的家居环境除臭的效果。家居除臭主要的场所在厕所、厨房、客厅(饭厅)。因为臭氧输入气体，可以用风扇轻松将臭氧送到除臭区域。整体来说，臭氧的需要量较小，效果快，除臭时短。
臭氧机除臭的强大，主要体现在废水、废气处理中。例如污水处理，废气处理，都离不开臭氧。污水、废气要达到标准，肯定是不能有异味的。恶臭难闻的水，达不到排放标准的。臭氧在废水、废水处理中，除臭只是其中的功能之一。
臭氧机是牛仔布洗水方法之一，能够起到消毒、漂白、脱色的作用。臭氧法的作用原理是利用臭氧的强氧化性，破坏牛仔布表面的发色和助色基团，从而达到脱色的目的，对布面产生漂白的效果。
臭氧对不同的有机染料作用是不同的，对碱性染料脱色90%需要5分钟，而对直接染料则需要5-10分钟。臭氧与染料反应时，生成水和二氧化碳，臭氧本身在空气中被还原成氧气，整个过程与其他方法对比更为环保。臭氧并不稳定，受温度影响容易分解，因此温度把控需比较严格。在10℃左右，臭氧机氧化漂白的效率较高，且对碳水化合物的降解速度相对较低，故反应通常在常温状态下进行。