臭氧杀菌的效果主要受其浓度、微生物种类、作用时间、温度、pH值、水的理化性质、杂质等因素影响。
1、臭氧对各种微生物杀灭效果不同。实验表明，臭氧对人和动物的致病菌和病毒如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、乙肝病毒、沙门式菌等具有很强的杀灭性，即使对化 学消毒剂有着较强耐受力的霉菌也具有较强的杀灭性；
2、温度、湿度也影响其杀菌灭霉效果。
通常温度低、湿度大杀菌效果好。实验证明：当环境相对湿度小于45%，臭氧对空气中的悬浮物几乎没有杀灭性，在同样温度下，相对湿度超过 60%时，杀灭效果逐渐增强，在相对湿度为90 %时，达到最佳灭菌效果；
3、臭氧的浓度也影响其灭菌能力，浓度在 0.12mg/m3以下，几乎没有杀灭作用。
化学药剂使用不仅造成残留，还损伤工作人员健康。而臭氧（O₃）不是添加的化学药剂，是由空气中的氧气（O2）激化形成的氧元素气体，瞬间完成杀菌后又很快还原为氧气。因此臭氧是世界公认的高效杀菌而不造成农残的消毒物质。
臭氧消毒灭菌方法与常规的灭菌方法相比具有以下特点：
臭氧消毒灭菌是以空气为媒质，不需要其他任何辅助材料和添加剂。所体包容性好，灭菌彻底，同进还有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。
臭氧快速分解为氧的特征，是臭氧作为消毒灭菌的独特优点。不存在任何残留物，解决了消毒剂消毒方法产生的二次污染问题，同时省去了消毒结束后的再次清洁。
臭氧灭菌器一般安装在洁净室或者空气净化系统中或灭菌室内（如臭氧灭菌柜，传递窗等）。根据调试验证的灭菌浓度及时间，设置灭菌器的按时间开启及运行时间，操作使用方便。
通过臭氧消毒灭菌在诸多制药行业及医疗卫生单位的使用及运行比较，臭氧消毒方法与其他方法相比具有很大的经济效益及社会效益。
目前，臭氧已广泛用于水处理、空气净化、食品加工、医疗、医药、水产养殖等领域，对这些行业的发展起到了极大的推动作用。
基于臭氧杀菌技术的安全性、无残留性以及与其它食品杀菌方法相比的方便性、适用性、环保性,目前己在以下食品领域得到了广泛应用。
一、食品生产车间杀菌、物体表面消毒及冷库消毒
作为一种广谱高效杀菌剂，臭氧的杀菌速度较氯快300-600倍，可以快速杀灭各种细菌繁殖体和芽孢、病毒和真菌，如大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌黑色变种芽孢、黑曲霉、乙型肝炎表面抗原等。与食品行业常用的消毒剂相比，臭氧的杀菌能力与过氧乙酸相当，高于甲醛、二氧化氯、高锰酸钾及氯制剂等化学消毒剂；在不产生残留造成污染方面，没有任何化学消毒剂可与之相比；而与紫外线照射的方法相比，不仅不存在杀菌死角，还可大大缩短杀菌时间，并且可以用符合国家卫生标准的低浓度臭氧继续保持生产车间的空气清洁，弥补了紫外线无法进行车间保洁工作的缺憾。
臭氧不但能对密闭空间进行消毒灭菌，而且也能作用于物体表面和内部，特别是近年来对臭氧应用技术的深入开发，使其在食品工业中越来越受到重视。
臭氧在空气中杀菌常用的浓度及使用方法应用范围浓度（ppm）表
臭氧能够抑制部分基因的表达及降低氨基环丙烷羧酸合成酶和氨基环丙烷羧酸氧化酶的活性，从而降低了乙烯生物合成，推迟果蔬成熟。此外，臭氧处理明显降低果蔬细胞壁肿胀、抑制果胶和中性糖溶解及细胞壁降解酶活性，从而降低果蔬果肉软化和细胞壁分解。
三、生产用具、工作服等消毒
食品加工、冷饮、生化制药等部门对工作服消毒要求很高。一般常使用的紫外灯照射方法，因光波直射到的部位才有消毒作用，受照面积很小，实际效果很差。而利用O₃对工作服消毒是一种高效、经济又简便的方法。
四、生产用水杀菌净化、矿泉水杀菌保质
食品生产需要大量洁净水, 这在生产成本中是一项较大开支,利用臭氧处理不合格水质,完全可以达到这一目的。
矿泉水的保质期取决于微生物的彻底杀灭，常用的过滤加紫外线消毒的方法难以达到质量标准。臭氧杀菌成为首选方法,既可完全杀灭微生物,又可去除水中铁锰、可溶性盐类,保存有益的碳氧化合物。
通过对一些通常采用的去除农药的方法逐一进行研究和试验，发现：用水浸泡和冲洗只能去掉约10%的残留农药，浸泡只对水溶性农药有一定效果。但在我国投入市场的200 多种农药中，绝大部分不溶于水，使用普通餐具清洗剂清洗，效果也较差。由于许多餐具洗涤剂是以廉价的烷基苯磺酸钠为主的合成原料，用它们洗涤蔬菜水果，往往会造成二次污染。
在研究过程中，对利用臭氧消毒技术处理的两种蔬菜进行了试验，试验结果表明：臭氧能有效打开农药的化学键，达到对蔬菜中残留农药的解毒降解效果。经臭氧水处理的蔬菜样本浸泡10 分钟后，农药残留的平均去除率可达95.0%。
臭氧作为一种强氧化剂，在食品行业中也可起到脱色剂的功效。在制糖工业中，目前通用的方法是加入二氧化硫作为澄清剂，但是这种方法导致成品中的硫残留，有很大的使用局限性。可以考虑选择臭氧替