Озон ефективно використовується для очищення стічних вод, які містять надмірні концентрації промислових побічних продуктів та які занадто забруднені для звичайних процесів очищення стічних вод. Звичайні процеси очищення стічних вод не здатні очистити всі пестициди, органічні речовини та запахи стічних вод, тому системи озонування використовуються для додаткового очищення води. Озонування стічних вод має ряд інших переваг, таких як збільшення розчиненого кисню для бактеріальної активності в процесі біологічного очищення, зниження хімічної потреби в кисні і поліпшення естетичних властивостей – зменшення каламутності та кольору. Озон не залишає шкідливих залишків у воді, тому що невикористаний швидко розкладається назад у кисень.