大气上空存在臭氧，是哈尔特利1880年研究太阳光谱时发现的。1921年，法国物理学家法布里进一步确定了大气层中臭氧的含量。
臭氧的化学性质比氧气活泼，氧化能力强。在臭氧中，棉花、木屑等有机物质会自行燃烧起来。靛蓝染料在臭氧中放上几分钟就会褪色。许多微生物需要在氧气的环境中生存，而臭氧却可以杀死各种微生物。少量臭氧对人有益，但是，长时间待在浓度较高的臭氧环境中，会出现疲劳、头痛、恶心、鼻子出血、眼睛发炎等臭氧中毒症状。臭氧浓度过高的环境，还可以致人死命。
臭氧在稀薄状态下并不臭。例如，雷雨过后，空气变得十分新鲜，呼吸舒畅，周围环境格外清静、明亮，这是什么原因呢？原来，在闪电的时候，空气中的一部分氧气转变成臭氧。稀薄的臭氧给人以一种清新之感，它还能杀死病菌，净化空气，对人的身体有好处。
不过，臭氧最集中的地方是在高空，那里有一个臭氧层。臭氧层的主要部分在离地面20千米～25千米处。这里虽然臭氧较多，但它仍只占同高度大气体积的十万分之一以下。
臭氧层里的臭氧是由大气中的氧气变来的。氧气分子吸收了某些特定的高能紫外线后，便形成臭氧分子。
大气的臭氧层是一道生命的防线。它吸收了太阳光中大部分紫外线，使阳光到达地面时，紫外线辐射大大减弱，不致伤害地球上的人类和生物，保护了生命万物。
可是，近年来保护地球生命的高空臭氧层面临严重的威胁。同温层飞行的喷气式飞机和火箭、导弹将大量废气排放到高空，臭氧就得去氧化这些污染物，被消耗减少了1％。长此以往，紫外线和宇宙辐射将穿越高空那道生命的防线，影响地球上的生命。
另外，臭氧还具有很强的漂白作用和杀菌力，而且没有副作用，是一种很理想的自来水和空气的消毒净化剂。