中主要作用以下方面：1.氧化無機物
臭氧能將水中的二價鐵、錳氧化成三價鐵及高價鐵，使溶解性的鐵、錳變成固態物質，以便通過沉淀和過濾除去。其反應式如下：
2Fe2++O3+3H2O→2Fe(OH)3
3Mn2++203→3MnO2
3Mn2++4CN3→3MnO4
常規的水處理對氰化物的去除效果不大，而臭氧則能很容易地將氰化物氧化成毒性小100倍的氰酸鹽。其反應式如下：
CN-+O3→CNO-+O3
3CN-+O3→3CNO-
氰酸跟在堿性或酸性條件下，都能進行水解，而轉化成氮化物，其反應式如下：
CNO-+OH-+H2O→CO32-+NH3
NH3+3O3→2NO3+3H2O
在酸性條件下

CNO-+2H++H2O→CO2↑+NH4+
3NH4++5O3→3NO3-+6H20
臭氧是強氧化劑能將氨氧化成硝酸鹽，臭氧還能將水中的硫化氫氧化成硫酸，從而減輕了水中的臭味。
2.氧化有機物
臭氧能夠氧化許多有機物，如蛋白質、氨基酸、有機胺、鏈型不飽和化合物、芳香族、木質素、腐蝕質等，目前水處理中，采用CODC和BOD5作為測定這些有機物的指標，臭氧在氧化這些有機物的過程中，將生成一系列中間產物，在氧化的同時產物會更高，為了很好降解必須投加足夠的臭氧產量，以使有機物氧化徹底，才能轉化為無機物。尤其水中含有酚類化合物時，臭氧處理可以去除酚所產生的惡臭。其次，如表面活性劑（ABS等），微生物使其分解，而臭氧卻很容易氧化分解這些物質。
3.消毒
臭氧是非常有效的殺菌劑。各種常用消毒的效果按以下：
O3＞CLO2＞HOCL＞OCL＞NHCL2＞NH2CL
研究顯示，臭氧殺菌效果好、速度快，而且對消滅病毒也很有效。影響臭氧氧化的主要因素有水溫、PH值、懸浮物濃度、臭氧濃度、臭氧投放量、接觸時間和剩余臭氧等。
目前國內染色廢水大都采用生化加混凝沉淀的處理工藝，在采用這種工藝處理后，廢水的COD和色度去除率不太理想，因為廢水中含有難以生物

降解的高分子助劑和合成染料，“臭氧氧化技術”作為一種高級氧化技術，可以用于去除漂染廢水的色度和難降解有機物等。