臭氧氧化技术流程简单，处理时间较短，且不会产生残渣，一般不会产生二次污染。但臭氧的氧化能力有限且有较强的选择性，若多种污染物存在时，O3 会优先与反应速率快的污染物进行反应，一些难降解物质和小分子有机酸无法利用单独臭氧氧化工艺去除。此外，臭氧利用率不高、系统能耗大问题也阻碍了臭氧技术的进一步发展。臭氧催化氧化技术是在催化剂的作用下，通过催化臭氧氧化反应，能在短时间内将污水中难降解有机组分完全降解或转化，从而实现净化水体的目的。催化臭氧化技术是一种以增强臭氧的氧化性能、提高臭氧的利用效率为目的的新型水处理技术。该技术利用催化剂协同臭氧氧化可以降低反应活化能或改变反应历程，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。
臭氧在水中有两个主要反应途径：一是臭氧直接氧化；二是通过形成羟基自由基而进行自由基氧化，即属于高级氧化，具体如下所示。污染物+O3→产物或中间物特点：有选择性，速度慢。污染物+HO·→产物或中间物特点：无选择性，HO·（E0=2.8V）电位高，反应能力强，速度快，可引发链反应，使许多有机物彻底降解。