臭氧氧化能力强，但氧化反应具有选择性，处理化学结构十分稳定的难降解有机污染物时效果不理想。臭氧催化氧化(CatalysedOzonation)利用臭氧在催化剂作用下产生的OH氧化分解水中有机污染物。

在臭氧催化氧化工艺中,催化剂(H2O2和Mn2+)引发了臭氧在水中分解的链反应而生成浓度较高的 OH。由于 OH的化学性质十分活泼,与绝大多数有机物的反应速度常数远远高于臭氧分子与有机物的反应速度常数,因此 OH可有效地将水中的多种有机污染物氧化分解,反应机理包括脱氢反应、加成反应和电子转移反应。 OH的氧化特性使它可以继续氧化分解多种难于被臭氧分子氧化的醇、酮、有机酸和酯等臭氧化副产物,生成的氧化产物多为化学结构饱和的短链烷烃。因此,试验中臭氧催化氧化工艺对有机污染物的氧化程度更高,去除效果更彻底。