Ozone thực hiện quá trình oxy hóa (diệt khuẩn, phá hủy các chất độc…) bằng hai cách: trực tiếp và gián tiếp. Hai phản ứng oxy hóa (trực tiếp và gián tiếp) xảy ra đồng thời và tùy vào điều kiện cụ thể(nhiệt độ, độ PH và thành phần của nước…) mà quá trình nào chiếm ưu thế.

​

Quá trình oxy hóa trực tiếp: oxy hóa bằng phản ứng giữa ozone và các chất. Ví dụ như phản ứng kết tủa Mangan hoặc khử khí sulfur.

​

Quá trình oxy hóa gián tiếp: Trong nước thường có các gốc tự do. Các gốc tự do có nồng độ thấp hơn so với ozone, nhưng gốc tự do OH (ký hiệu là (OH)*) có hoạt tính cao và tốc độ phản ứng cao hơn Ozone. Trong quá trình oxy hóa (OH)* tiếp tục sinh ra, ozone bị phân hủy khi gặp hydroxyt và nồng độ ozone giảm.

​

Cơ chế oxy hóa của ozone dù trực tiếp hay gián tiếp phụ thuộc mạnh vào thành phần nước.

​

Cơ chế tương tác với tế bào

Là chất oxy hóa mạnh, ozone oxy hóa thành tế bảo(lấy điện tử từ thành tế bào) oxy hóa và phá hủy chúng. Tiếp theo, ozone thâm nhập vào tế bào chất, vào enzym, nhân tế bào, oxy hóa chúng và nhanh chóng diệt tế bào (theo cơ chế oxy hóa – khử: ozone là chất oxy hóa, tế bào chất là chất khử) về nguyên lý, ozone có thể biến tế bào (protein, carbon, nitơ, hữu cơ) thành các hợp chất cacbon, nitơ vô cơ đơn giản.

​

Oxy hóa các hợp chất hữu cơ

Ozone làm thay đổi liên kết trong các hợp chất hữu cơ từ C=C thành C=O. Quá trình này gọi là Ozonolysis. Sản phẩm sinh ra là ozonid (tương tự thuật ngữ oxid), ozonid lại phân hủy thành các hợp chất chứa liên kết C=O, sản phẩm cuối cùng này gọi là sản phẩm phát sinh. Các chất bảo vệ thực vật và các vi íinh vật là các chất hữu cơ vì vậy các phản ứng cảu ozone đối với đối tượng này liên quan tới thay đổi liên kết trong đó xuất hiện liên kết mới giữa C với O của ozone tương tự như trong phản ứng  Ozonolysis. Kết cục làm thay đổi mạnh cấu trúc và tính chất của chất hữu cơ.