Ozon, atıksu arıtımında sadece virüs ve bakterileri öldürmekle kalmaz tüm mikroorganizmalar ve toksinlerini de okside edebilir.

Ozonun en geniş çapta kullanıldığı alanlardan biri, ikinci derecede veya biyolojik olarak arıtılmış atık suların dezenfeksiyonudur. Ozon, büyük rezervuarlara veya içinde canlıların bulunabileceği yerlere akan atık suların temizlenmesinde geniş çapta kullanılmaktadır. Sulardan renk gideme, demir ve mangan giderimi, alg giderimi, tat ve koku giderimi, bakteriyal dezenfeksiyon, virüs dezenfeksiyonu, çözünmüş organik madde oksidasyonu, KOİ ve BOİ giderimi, biyolojik arıtılabilirliğin arttırılması (ön arıtma), vb.

Uçucu organik maddelerin oksitlenmesi, organik ve inorganik maddelerin dekompozisyonu veya giderilmesi, bulanıklığın azaltılması, biyolojik çamur organiklerinin kısmi veya tamamen oksitlenmesi, biyolojik çamurun kısmi oksidasyon ile substrat olarak geri devredilmesi, çökeltmeyi önleyici mikroorganizmaların (flamentous) giderilmesi durumlarında da kullanılmaktadır.