高能離子氧化處理機在光作用下進行的化學反應，需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激發產生分子激發態，之后變成引發熱反應的中間產物，或者發生化學變化到另一個穩定的狀態。單純紫外光輻射的分解作用較弱，通過向紫外光氧化法中引入適量的氧化劑（如H2O2、O3等），可以明顯優化廢水的處理效果和加快降解速率。有機物的光降解有直接光降解和間接光降解兩個途徑，前者是指有機物分子吸收光能后呈激發態與周圍環境中的物質直接進行反應；后者是指有機物環境中存在的某些物質吸收光能呈激發態，再誘導有機物、污染物反應的過程。其中，間接光降解有機物更為重要。

高能離子氧化處理機中可以利用的波長范圍是200nm~700nm，即紫外光與可見光范圍。光化學氧化在大氣污染治理和廢水處理方面都有應用，其根據氧化劑種類不同可分為UV/O3、UV/H2O2、UV/Fenton等系統。不管哪個系統，光化學反應一般都是通過產生羥基自由基來對有機物進行降解。

如高能離子氧化處理機，液相臭氧在紫外光輻射下會分解產生羥基自由基，紫外線吸收率在253.7nm處達到高點，可將大多數有機物氧化成CO2和水，用于處理工業廢水中的鐵氰酸鹽，有機化合物，氮基酸，醇類，農藥，含氮、硫或磷的有機化合物，以及氯代有機物等污染物。