臭氧和羟基自由基是两种高强的氧化剂。臭氧可以与化合物 直接反应，或者生成羟基自由基后，再与化合物反应。羟基自由基也可以通过其他途径生成。上等氧化过程和其他技术可以催化产生羟基自由基。

臭氧是一种不稳定的气体，必须在使用现场制备。现有的多种气液接触器都可以用来向水中输送臭氧，化学反应也可以再水体中同步进行，臭氧可以通过直接和间接两种方式与物质反应。不同的反应途径可以生成不同的氧化产物，而且两种反应方式受不同类型的反应动力学控制。