臭氧很不稳定，在常温常态常压下即可分解为氧气。臭氧、氯和二氧化氢的氧化势(还原电位)分别是2.07.1.36.1.28伏特，可见臭氧在处理水中是氧化力量*强的一种。臭氧的氧化作用导致不饱和的有机分子的破裂。使臭氧分子结合在有机分子的双键上，生成臭氧化物。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基的两性离子，后者是不稳定的，可分解成酸和醛。其反应式为：

2O3→3O3 + 285kJ ( 1-2 )