臭氧灭菌机理在于O3／H2O 形成强氧化电极电位，所以对微生物的细胞膜、细胞壁中的磷脂、蛋白质有破坏作用。当O3 进入细胞后会破坏酶和遗传物质，从而杀灭微生物。将臭氧与水混合形成臭氧水，可代替双氧水处理无菌包装容器。同时，由于自身的半衰期(5 分钟～14 分钟)作用，臭氧在水中极不稳定，时刻发生还原反应，产生具有强烈氧化作用的单原子氧。在其产生瞬间，与细菌细胞壁中的脂蛋白或细胞膜中的磷脂质、蛋白质发生化学反应，从而使细菌的细胞壁和细胞膜受到破坏，细胞膜的通透性增加，细胞内物质外流，使细菌失去活性。同时臭氧能迅速扩散进入细胞内，氧化细胞内的酶或HNA、DNA，从而致死菌原体。臭氧灭菌具有快速、安全、高效、便宜等优点，自1785 年发现以来，广泛应用于食品加工、运输与贮存及自来水、纯净水生产等领域。臭氧水灭菌速度比氯水快300 倍～1000 倍，同时臭氧对环境灭菌也非常有效，还可以去除异味。