臭氧机的杀菌机理是通过氧化破坏微生物膜结构来达到杀菌的目的。起初，臭氧作用于细胞膜，破坏膜的成分，导致代谢紊乱。臭氧持续透过膜，破坏膜中的脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解和死亡。而臭氧机灭活病毒被认为是氧化直接破坏了其RNA或DNA。

　　臭氧水消毒的情况有些不同。有两种氧化反应。微生物细胞直接与溶解水中的臭氧反应，间接与臭氧分解产生的羟基OH反应。因为羟基OH是强氧化性的氧化剂，所以臭氧水的消毒速度极快。

　　臭氧可以氧化分解细菌和病毒中氧化葡萄糖所必需的葡萄糖氧化酶，直接与细菌和病毒相互作用，氧化并穿透其细胞壁，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质和多糖等大分子聚合物，破坏细菌和病毒的代谢和繁殖过程，从而夺取细菌和病毒的生机。同时还能穿透细胞膜组织，侵入细胞膜作用于外膜脂蛋白和内脂多糖，引起细胞通透性畸变，导致细胞溶解死亡，将死亡细菌中的遗传基因、寄生菌株、寄生病毒颗粒、噬菌体、支原体、热源(内毒素)溶解致死。根据综合无菌技术对微生物的作用原理，可分为抑菌、杀菌和溶菌三种。臭氧机消毒属于溶菌剂，可以达到“彻底消灭一个物体内的所有微生物”的目的。不仅如此，它的功能也是瞬间完成的。