臭氧是氧气分子在特殊条件下（太阳光中紫外线的照射），氧分子分解成氧原子，再和氧分子结合形成的，也就是原本包含两个氧原子的氧气分子（O2），拥有了三个阳原子，成为臭氧分子（O3）。臭氧其实广泛存在于大气之中，从地面到70千米的高空都有分布，在大约20千米高的大气中最为密集。这一区域的臭氧几乎环绕整个地球，因此被称做臭氧层。
臭氧形成后，由于其比重大于氧气，会逐渐的向臭氧层的底层降落，在降落过程中随着温度的变化（上升），臭氧不稳定性愈趋明显，再受到长波紫外线的照射，再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。但由于人为的因素，特别是大量使用作为制冷剂和雾化剂的氟利昂排放到大气中，这种平衡遭到严重破坏，加速了臭氧的分解，导致很多地区的臭氧层变得稀薄，通过卫星从整体上看，好像一层膜上破了一个洞，所以被称做“臭氧层空洞”。
因此，臭氧层空洞并不是一个真实的洞，而是在一层浓密的臭氧层上出现了一处极为稀薄，甚至无法构成臭氧层的区域。在这一区域仍有臭氧分子存在，只是密度很小。臭氧层空洞严重影响着对应区域地面和水下的生物，包括人类的健康和繁衍，这一现在目前以南极洲地区最为严重。如今这一问题已受到世界各国的普遍关注，人们正在研究和采取各种方式弥补和改善臭氧层空洞现象。
