臭氧的灭菌类属于生物化学氧化反应。臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶;也可以直接与细菌、病毒发生作用,破坏其细胞壁和核糖核酸,分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物,使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏;还可以渗透胞膜组织,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,导致细胞的溶解死亡,并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热原(细菌病毒代谢产物、内毒素)等溶解变性灭亡。纵观无菌技术对微生物作用的原理可分为YJ、杀菌和溶菌三种,应用臭氧作灭菌剂是属于溶菌。在卫生部1991年颁布的《消毒技术规范》中,对臭氧的灭菌原理也有一段介绍:
“科学研究表明,臭氧具有极强的杀菌作用。”“臭氧在常温、常压下分子结构不稳定,很快自行分解成氧气(O2)和单个氧原子(O),后者具有很强的活性,对细菌有极强的氧化作用。臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶,从而破坏细胞膜,将它杀死,多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧分子(O2),不存在任何有毒残留物,故称‘无污染消毒剂’。它不但对各种细菌(包括肝炎病毒,大肠杆菌,绿浓杆菌及杂菌等)有极强的杀灭能力,且对杀死霉菌也很有效。而广州铨聚臭氧生产的臭氧发生器就可以达到这种效果,推荐。”