臭氧分解是指有机化学反应，其中臭氧被用于裂解烯烃，炔烃和偶氮化合物（具有官能二氮烯基官能团的化合物）的不饱和键。这是一种有机氧化还原反应。在臭氧的帮助下烯烃的氧化会产生醇，醛，酮或羧酸。炔烃进行臭氧分解，得到酸酐或二酮。如果反应中存在水，则酸酐进行水解以产生两种羧酸。弹性体的臭氧分解也称为臭氧裂解。大气中的微量臭氧气体会切断弹性体中的双键。对于偶氮化合物，臭氧分解产生亚硝胺。
臭氧是一种非常活泼的氧的同素异形体。臭氧与烯烃和炔烃的反应导致烯烃或炔烃的氧化裂解。