臭氧在医学界已经使用了很长一段时间。目前，臭氧主要用于治疗腰椎间盘突出症和骨关节疾病、创伤和难治性溃疡（如糖尿病足）、癌症辅助治疗、抗自由基抗衰老、中风和病毒性肝炎。

近年来，随着对腰椎间盘突出症病理生理学研究的深入，有学者提出，臭氧治疗腰椎间盘突出症的镇痛机制是抑制无髓损伤感受器纤维，激活身体的抗损伤系统，通过刺激抑制性中间神经元释放脑啡肽，类似于“化学针灸”。据国外大型样本统计，经皮穿刺臭氧注射治疗椎间盘突出症的有效率为68%～80%。

臭氧水在妇产科会阴皮肤消毒中具有与活力碘相同的效果，以防止切口感染。臭氧水可直接喷洒切口伤口，使手术领域清晰，促进局部血液循环，减少出血。一些研究结果表明，臭氧与达克宁栓的临床疗效没有显著差异，臭氧组的复发率显著降低。国内学者使用浓度为  0.20  mg/L臭氧水治疗妊娠性龈炎患者，结果显示患者症状明显改善。国内许多研究报告了臭氧治疗脑梗死的进展。其作用机制可总结如下：携带氧气、减少脑水肿、改善血液循环、激活红细胞、恢复缺血半暗带细胞功能、降低红细胞渗透性和渗透性、降低血液粘度、改善血小板聚集、抑制血栓形成、氧化血管壁脂质、增加血管弹性等。目前，国内外许多医院都将臭氧治疗作为常规脑梗死治疗之外的辅助治疗方法。

此外，臭氧是一种广谱、高效的消毒剂，氧化效果强，反应速度快，具有良好的消毒效果。中国相当多的制药企业使用臭氧作为主要的消毒和空气灭菌手段。臭氧作为一种空气消毒技术，也经常被医院采用。