臭氧是一種強氧化劑，滅菌過程屬生物化學氧化反應。
臭氧消毒器滅菌有以下3種形式：
1、臭氧能氧化分解細菌內部葡萄糖所需的酶，使細菌滅活死亡。
2、直接與細菌、病毒作用，破壞它們的細胞器和DNA、RNA，使細菌的新陳代謝受到破壞，導致細菌死亡。
3、透過細胞膜組織，侵入細胞內，作用于外膜的脂蛋白和內部的脂多糖，使細菌發生通透性畸變而溶解死亡。臭氧殺菌原理臭氧滅菌或抑菌作用，通常是物理的、化學的及生物學等方面的綜合結果。
其作用機制可歸納為：
（1）作用于細胞膜，導致細胞膜的通透性增加，細胞內物質外流，使細胞失去活動；
（2）使細胞活動必需的酶失去活性；
（3）破壞細胞內的遺傳物質或使其失去功能。臭氧殺滅病毒是通過直接破壞核糖核酸或脫氧核酸完成的。而殺滅細菌、霉菌類微生物則是臭氧首先作用與細胞膜，使細胞膜的構成收到損傷，導致新陳代謝障礙并抑制其生長，臭氧繼續滲透破壞膜內脂蛋白和脂多糖，改變細胞通透性，導致細胞溶解、死亡。