在地球大气由原始大气演化为还原大气时，由于太阳辐射，产生了光致离解效应。将水分子分解为氢和氧，分解出的氢逃逸出大气层，比氢重的氧留了下来。性能活泼的氧除了与其他元素化合外，还有一部分形成了臭氧（O3）。
臭氧（O3）是氧（O2）分子的一种同位素，它主要分布在地球大气的平流层里，在海拔25公里附近密度最大。因此，科学家又把海拔25公里附近的大气层叫做臭氧层。据估计，在海拔10～50公里范围内，臭氧占整个地球所拥有的臭氧总量的97％以上。但是，与地球大气相比，还不到地球大气总量的1％。
臭氧含量虽少，但却维系着地球万物生灵的命运。因为强烈的太阳紫外线对生物会产生致命的危害，它会破坏生物体内的生殖分子和DNA（细胞的脱氧核糖核酸，它起着制造和传递遗传信息作用），引起细胞异变和一些疾病。紫外线对蛋白质也有破坏作用。而DNA和蛋白质对光线的吸收主要集中在紫外线波段。
臭氧能吸收太阳紫外线，使大气下层的氧分子不再被分裂。被吸收的太阳紫外线能烤热臭氧及周围的空气，形成高于同温层的空气层，就好像在汹涌澎湃的对流层上的一把保护伞，挡住了大部分的太阳紫外线，使地球上的生物免遭紫外线的致命伤害。正因为地球大气中有了臭氧层这个天然屏障，远古的生物才能从海洋过渡到陆地，而发展成形形色色的生物界，我们人类以及地球上的所有生灵才能安然无恙地生活在地球上。
如果大气层中的臭氧含量减少，到达地面的太阳紫外线就会明显增强，地球上的生物就会遭殃了。
