1785年，德国人在使用电机时，发现在电机放电时产生一种异味。1840年法国科学家克里斯蒂安·弗雷德日将它确定为臭氧。

臭氧是一种淡蓝色气体，微溶于水，易溶于四氯化碳或碳氟化合物，形成了一个蓝色的状态。在-112 °C凝结成深蓝色的液体，这是有危险性的，因为气态和液态的臭氧容易发生爆炸。温度低于-193℃，臭氧会形成紫黑色固体。大多数人都可以嗅到有点类似氯刺鼻的气味。暴露0.1〜1 ppm的臭氧会产生头痛，眼睛灼热，和刺激呼吸道。即使空气中有低浓度的臭氧，亦会破坏有机材料，如橡胶、塑料及动物的肺部组织。臭氧是抗磁性，这意味着它的电子都是成对的。

臭氧具有等腰三角形结构，含有一个3中心4电子离域π键，三个氧原子分别位于三角形的三个顶点，顶角为116.79度，密度约为氧气的1.5倍，其沸点和凝固点圴高于氧。臭氧液态呈蓝色，固态呈紫色。它与氧气不同，带明显令人恶心的气味，但低浓度的臭氧闻起来就像下过雨后出门闻到的“新鲜空气”的那种气味，十分怡人。臭氧反应活性强，极易分解，很不稳定，在常温下会逐渐分解为氧气，其性质比氧活泼，比重为一般空气之1.7倍。臭氧会因光、热、水份、金属、金属氧化物以及其他的触媒而加速分解为氧。

因臭氧反应活性远远比氧（O2）强，是强氧化剂，对植物、动物及很多结构材料如塑胶、橡胶有害。它还会伤害肺组织，严重会导致肺出血而死亡，因此当空气中臭氧含量过高时，一般建议老人和幼儿不宜于户外作剧烈运动，以免吸入过量臭氧。低层空气中臭氧有时被称为“有害的”臭氧，主要源于汽机车排气中二氧化氮的光化学分解。 由于工业和汽车废气的影响，尤其在大城市周围农林地区，在地表臭氧会形成和聚集。地表臭氧对人体，尤其是对眼睛，呼吸道等有侵蚀和损害作用。地表臭氧也对农作物或森林有害。 与“有害的”臭氧相反，“有益的”臭氧存在于地球大气层的中气层(平流层上部)，又称光化层，覆盖着地球表面，阻隔大部分破坏生物组织的太阳紫外线辐射。而稀薄的臭氧会给人以清新的感觉，因此在大雷雨后，空气总是特别清新。