臭氧是由一个氧分子（O2）携带一个氧原子（O）组成，是氧气的同素异形体。与氧气相比，臭氧比重大。有色、有味。在常温下是淡蓝色，草腥味。雷电过后，时可闻到其气味。 1ppm 臭氧 =1.963mg/m3 。标准状态下，臭氧密度ρ = 2.144g/l ，空气ρ = 1.293g/l 。臭氧在水中的溶解度大约是氧的 10 — 15 倍，在水中稳定性较差。
臭氧易分解，不稳定参比状态下臭氧的半衰期为 22~25 分钟，一个小时的衰退率为 61% ，在 1% 的臭氧水溶液中半衰期约为 16 分钟，且温度越高，湿度越大，半衰期越短。
臭氧具有不稳定性。由于臭氧（O3）是由氧分子携带一个氧原子组成，决定了它只是一种暂存形态，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧气（O2）进入稳定状态。所以臭氧工作中没有二次污染产生，这是臭氧技术应用的最大优越性。
臭氧具有很强的氧化能力。