オゾンを用いた有機合成反応の例としてオゾン酸化が挙げられる。アルケンをオゾンで酸化すると -C-O-O-C-O- という並びの5員環構造を持つオゾニドが生じ、還元的な後処理をすることによりケトンまたはアルデヒドが得られる。一方、酸化的な後処理をするとケトンまたはカルボン酸が得られる。

有機高分子をオゾンにさらすと劣化が起こり、ときに亀裂が生じる。この現象をオゾンクラッキングと呼ぶ。