目前，臭氧被广泛应用于饮用水的灭菌净化中。在欧美等发达国家，饮用水的生产、包装工序中，主要使用臭氧进行灭菌。现有数据显示，发达国家约80%的水处理厂使用臭氧净水，而我国目前约40%的饮用水厂使用臭氧消杀水体。与其他净水方式相比，臭氧的氧化性更强，能去除水中更多细菌和污染物质，并且无有害残留物、无二次污染、不产生异味、不影响水质的口感。

目前，“南水北调”中入京的“南水”经过6～8小时加工后进入千家万户。其中会用到臭氧-活性炭深度处理工艺对“南水”进行净化与消毒。瓶装饮用水、饮料的保质期取决于微生物的杀灭效果。仅用超滤和紫外消毒的工艺很难将水中微生物彻底消杀。当使用臭氧后，既可完全杀灭微生物，又可去除水中铁、锰等可溶性盐类。

值得注意的是，如果水中原本的溴含量较高且臭氧用量不当，会生成消杀副产物溴酸盐。溴酸盐是2B类致癌物。目前，我国包装饮用水要求溴酸盐限值为0.01mg/L,与美国标准持平。