На початку розвитку запального процесу метаболічні і судинні порушення спричиняють виникнення гіпоксії, що в свою чергу призводить до ацидозу в патогенної області. Дуже швидко на запалення реагують дихальні ферменти, необхідні для повноцінної репарації. Разом з тим ішемія створює досить сприятливі умови для розвитку інфекції: якщо для нагноєння здорових тканин необхідно від двох до восьми мільйонів мікробних тіл, то при ішемії для цього достатньо якоїсь сотні бактерій. На цих фактах і базується патогенетичне обгрунтування застосування медичного озону при лікуванні гнійних ран.
Не володіючи тератогенними і канцерогенні властивості, озон має антигіпоксичну дію, яке супроводжується поліпшенням кисень-транспортної функції крові, поліпшенням її реологічних властивостей і активацією біоенергетичних процесів за рахунок збільшення вмісту кисню в плазмі. При цьому посилюються обмінні процеси в клітинах крові і тканинних клітинах, зменшується кисневе голодування тканин і зростає активність дихальних ферментів, підвищується резистентність мембран еритроцитів, і тим самим відновлюється периферичний кровообіг. За наявними даними, парентеральневведення озону полегшує віддачу кисню оксигемоглобіном, що сприяє повноцінному «кисневого забезпечення» ішемізованих тканин і поліпшення енергетичного обміну. А це в кінцевому підсумку веде до посилення процесів синтезу в осередку запалення.
Крім антигіпоксичної ефекту озон надає бактерицидний, фунгіцидний і противірусний ефекти, протизапальну, знеболюючу та иммунокорригирующее дію, а також має потужні антиокислювальні властивості. Антимікробні властивості у озону виражені набагато сильніше, ніж у хлору. Крім того, він може інактивувати мікроорганізми, стійкі до протимікробних препаратів. За деякими відомостями, у хворих, несприйнятливих до антибіотиків, при одноразовому місцевому впливі озоно-кисневої повітряною сумішшю кількість стрептококів і синьогнійної палички зменшується в три рази, а ентеробактерій - більш ніж в два рази. Характерно, що малі та високі дози озону діють по-різному. У малих дозах озон, викликаючи локальні пошкодження мембран бактеріальних клітин, блокує їх розподіл. У більш високих концентраціях він пошкоджує цілий ряд життєво важливих ферментативних, транспортних і рецепторних систем. Це призводить до порушення дихання і збільшення проникності цитоплазматичної мембрани бактеріальної клітини і в кінцевому підсумку до її загибелі. Виразність антимікробної дії озону залежить не тільки від використовуваних концентрацій, а й від експозиції, і від кількості сеансів обробки. Місцевий знеболювальний ефект при озонуванні поверхні рани обумовлений двома чинниками. По-перше, зменшенням впливу бактерій і їх токсинів на нервові закінчення поверхні рани. І, по-друге, тим, що після короткочасного дратівної дії озон надає гальмує вплив на периферичні нервові закінчення. Виражений детоксикаційної ефект озону обумовлений його здатністю стимулювати роботу антиоксидантної системи захисту організму і одночасно гальмувати перекисне окислення ліпідів. Оскільки фагоцитарна активність багато в чому залежить від концентрації кисню в периферичної крові і від його доступу в рану, то навіть місцеве застосування озону (не кажучи вже про загальну озонотерапії) стимулює фагоцитарну активність лейкоцитів. Що до иммунокорригирующих властивостей медичного озону, то їх вираженість, а часто і характер впливу на імунну систему визначаються концентрацією: в малих дозах озон виступає в ролі иммуностимулятора, в високих - як імуносупресорів. При уповільнених запальних процесах, які зазвичай пов'язані зі збоями в імунній системі - імунним дисбалансом або вторинним імунодефіцитом, - застосування малих доз озону активізує обидва ланки імунітету - клітинне і гуморальну. Він посилює продукування цитокінів, в першу чергу інтерферону - одного з найважливіших чинників ендогенної захисту організму. Завдяки озону зростає синтез Т-кілерів - клітин-вбивць, які відіграють не останню роль у клітинному імунітеті, і оптимізується продукування імунокомпетентних клітин, що відповідають за синтез імуноглобулінів. Додатково до всього, зовнішня обробка рани або озон-кисневої газовою сумішшю, або озонованим розчинамиантисептиків на тлі загальної озонотерапії, збільшуючи рівень фібриногену і кількість тромбоцитів, здатна вдвічі скоротити тривалість кровотечі.
Як показує клінічна практика, використання медичного озону, особливо при тривалих уповільнених запальних процесах, прискорює одужання хворих. Навіть місцеве застосування озонованих розчинів або озон-кисневої суміші, отриманої з атмосферного повітря і кисню, не кажучи вже про загальної озонотерапії, забезпечує не тільки активізацію процесів очищення рани і інтенсивну регенерацію, але викликає ослаблення симптомів інтоксикації і поліпшення загального стану хворих. Причому більш швидке загоєння рани головним чином обумовлено антимікробну і імуностимулюючу дію озону (як місцевого, так і загального).