大气层的臭氧，主要通过氧原子和氧气结合形成，而氧原子主要来自紫外线照射氧气的分解。因为紫外线会一直照射大气层中的氧气，所以在大气层中臭氧是可以不断生成的。

在距地面10~50千米高度的大气平流层，集中了地球上约90%的臭氧，这就是通常所说的“臭氧层”。其主要作用是吸收短波紫外线，是包围在地球外围空间的保护层。

臭氧层能够吸收太阳光中波长306.3微米以下的紫外线（部分UV-B和全部UV-C），保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。

过量的紫外线辐射会破坏人的免疫系统，使人的自身免疫系统出现障碍，还会增加皮肤癌的发病率。除此之外，过量的紫外线辐射也会使农作物叶片受损减产以及浮游生物、鱼苗、虾、蟹幼体和贝类大量死亡，影响全球生态平衡。

因为臭氧层能让太阳光中的可见光通过，且能吸收掉99%以上的有害紫外辐射，所以有人称臭氧层为地球生命的保护神、保护伞或臭氧屏障。

平流层臭氧自上而下输入到对流层，只是对流层臭氧多个来源之一，且平流层的输入只有在一定的大气条件下才能发生。近地面的汽车、工业等排放出的氮氧化物和挥发性有机物，发生光化学反应生成的臭氧才是对流层臭氧的主要来源。

臭氧污染多发生在光照强烈、气温较高的夏秋季，其对能见度的影响与PM2.5完全不同，有时候明明看见天气晴朗，但臭氧已经超标了。

如果空气中的臭氧浓度过高，很容易引起上呼吸道的炎症病变，出现咳嗽、头疼等症状，还会对皮肤、眼睛、鼻黏膜产生刺激。

除了对人体造成伤害，在地面附近，臭氧会影响农田生态系统的健康。臭氧之所以能够伤害农作物，是因为臭氧出没的时间，多在春末到秋初，主要是夏季，与大多数植物生长季恰好吻合，臭氧进入植物体后，会增加二氧化碳在叶肉细胞中的扩散助力，伤害叶绿体，造成减产。