Ozon ist die dreiatomige Form des gewöhnlichen Luftsauerstoffs, der aus zwei Atomen besteht. Es spielt in der Erdatmosphäre eine Doppelrolle. In den Luftschichten oberhalb von etwa 10 km bis etwa 50 km (Stratosphäre) befinden sich 90 % des Ozons. Es entsteht dort unter dem Einfluss der ultravioletten (UV-) Sonnenstrahlung und absorbiert so den schädlichen UV-B und UV-C Anteil der Sonnenstrahlung. In dieser Schicht wird Ozon unter anderem durch Chlor und Brom abgebaut, das von Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW), Halonen und halogenhaltigen Stoffen stammt. Der markante Abbau im antarktischen Frühling in den letzten Jahrzehnten wird als "Ozonloch" bezeichnet.

In den unteren Luftschichten bis 10 km Höhe (Troposphäre) gibt es einen Sockelanteil natürlich vorhandenen Ozons. Das stratosphärische Ozon ist aufgrund seiner schützenden Wirkung lebenswichtig, eine Zunahme der Ozonkonzentration in der Troposphäre hingegen ist wegen schädlicher Auswirkungen auf die Umwelt nicht erwünscht.

Hier bilden sich bei intensiver Sonnenstrahlung Ozon und andere Photooxidantien ("Sommersmog"), die durch komplexe photochemische Reaktionen von Luftsauerstoff und sogenannten Vorläufersubstanzen, insbesondere Stickstoffoxiden (NOx), und flüchtige organische Verbindungen ohne Methan (NMVOC), entstehen. Aber auch Kohlenmonoxid (CO) und Methan (CH4) tragen zur natürlichen troposphärischen Ozonbildung bei. Diese Luftverunreinigungen stammen sowohl aus natürlichen, zum großen Teil aber aus anthropogenen Quellen wie z.B. dem motorisierten Verkehr.

Während sommerlicher Schönwetterperioden erreicht das bodennahe Ozon in Deutschland Konzentrationen, die die menschliche Gesundheit gefährden oder zu Vegetationsschäden führen. Gesundheitliche Beeinträchtigungen des Menschen umfassen insbesondere eine Reizung der Schleimhäute und eine vorübergehende Einschränkung der Lungenfunktion. Für die Ozonwirkung auf Pflanzen ist die Aufnahme durch die Spaltöffnungen entscheidend. Die Reaktion der Pflanzen, hauptsächlich Laubbäume, Sträucher und Kulturpflanzen, beruht auf einer Abfolge von biochemischen und physiologischen Prozessen, die schließlich bis zu einer sichtbaren Schädigung, wie Gewebezerstörungen (Nekrosen) oder Verfärbungen (Chlorosen) führen können. Je nach Belastungszeit und Ozonkonzentration unterscheidet man akute, chronische und latente Wirkungen. Ozon greift auch organische Materialien, wie Lacke, Farbstoffe und Textilfasern an. Kunststoffe oder Gummi altern schneller, Farben bleichen durch Ozonwirkung aus.

Daneben ist troposphärisches Ozon auch ein Treibhausgas. Seine gesamte klimaaktive Wirkung (Strahlungsantrieb ca. 0,35 W/m2 oder 13 % des gesamten anthropogenen Treibhauseffektes) ist etwa mit der der chlorierten Kohlenwasserstoffe oder Methan vergleichbar, jedoch deutlich schwächer als die Wirkung von CO2.