Ozon tedavisinin potansiyel yararları değişkendir ve kısmen anti-mikrobiyal ve oksijen uyarıcı özelliklere sahip ozon gazına bağlıdır. Çalışmalarda virüslerin, bakterilerin ve protozoanın etkisiz hale getirildiği, muhtemelen mikroorganizmanın dış zarını tahrip ettiği gösterilmiştir. Dış kabuktan ödün vererek, ozon gazının iç hücreye girdiği ve DNA'yı istenmeyen parazit hücresinin etkisiz hale getirildiği bir noktaya değiştirdiği söylenir. Sağlıklı bir insan vücudu sisteminde bulunanlar gibi endojen hücreler, ozon gazının istenmeyen mikropları hedeflemesine yardımcı olan bir gerçek olan ozon tedavisi ile bozulan DNA'yı stabilize edebileceği söylenen sofistike bir enzimatik sisteme sahiptir.
Oksijen metabolizmasının uyarılması, ozonun patogenezi tedavi ettiği söylenen bir yoldur. Ozon gazının, endojen kırmızı kan hücrelerinin içinde metabolizma artışına neden olduğu ve bunun da vücudun içindeki dokulara daha fazla oksijen saldığı bildiriliyor. Vücut daha fazla oksijen aldıkça, hastalıklarla savaşmada daha yetkin olur. Ozonun ayrıca vücutta serbest radikal temizleyiciler ve sağlıklı hücre koruyucuları olarak işlev gören enzim üretimini arttırdığı söylenir. Ozonun iyi anlaşılmayan etkinliğine katkıda bulunan başka biyokimyasal reaksiyonların olduğu düşünülmektedir.
Ozon gazı vücuda girerken, peroksitlerde parçalanır. Peroksitlerin hastalıklı ya da zayıf hücrelere çekildiği söylenir. Eğer bir hücre sağlıklıysa, muhtemelen peroksitlerin nüfuzuna direnecek enzimlere sahiptir, ancak virüslere, bakterilere veya kanserli büyümeye yakalanmış zayıf bir hücre tedaviye karşı temelde savunmasızdır. Bu nedenle, ozon, kanser, kronik yorgunluk sendromu ve AIDS gibi birçok zayıflatıcı hastalık için potansiyel bir tedavi yöntemidir. Bu hastalıklardan bazılarının ozon tedavisi ile çoklu tedavi gerektirdiği düşünülmektedir çünkü ilişkili hastalık patojeni gelişiminin farklı aşamalarında daha hassastır.
Ozon tedavisinin, bağışıklık sistemi aktivasyonuna özgü uygulamaları da vardır. Ozon tedavisinin, etkili bir bağışıklık sistemi yanıtının temeli olan interferon ve interlökin gibi bağışıklık sistemi bileşenlerinin üretimini teşvik ettiği söylenir. Kanser ve AIDS gibi hastalıklar için geleneksel bir ilaç rejiminin desteklenmesiyle ilgili olarak, ozon tedavisi sert kemoterapi ajanlarının yan etkilerini azaltmaya yardımcı olacağına dair söz veriyor. Ozon tedavisi uygulanırken bu tür bir ilacın gücünün arttırılabileceği de düşünülmektedir.
