Ultraviolette Strahlung kommt im natürlichen Sonnenlicht vor und liegt mit Wellenlängen von 200 – 300 nm unterhalb der Wellenlänge sichtbaren Lichts. Bei einer Wellenlänge von ca. 200 nm ist die Energie eines einzelnen ultravioletten Lichtquants ausreichend, um Elektronen aus Atomen oder Molekülen zu lösen, d.h. diese zu ionisieren. Auch UV-Licht höherer Wellenlänge vermag bereits die Bindungen organischer Moleküle zu zerstören (Beispiel: Sonnenbrand).
Bei der Trinkwasseraufbereitung wird mit UV-Strahlung mittlerer Wellenlänge die Keimzahl im Wasser zuverlässig reduziert. Eine Zugabe von Chemikalien ist bei diesem Verfahren nicht erforderlich. Der Vorteil der UV-Desinfektion ist, dass gegen UV-Strahlung keine Resistenzen entwickelt werden können und so auch chlorresistente Krankheistserreger, wie Cryptosporidien mit UV-Strahlung abgetötet werden. Geschmack, Geruch oder pH-Wert beispielsweise von Trinkwasser werden nicht beeinflusst. Ihre Wirkung entfaltet die ultraviolette Strahlung, da sie von der DNA adsorbiert wird und deren Struktur zerstört. Mikroorganismen, wie Viren, Bakterien, Hefen und Pilze werden in Sekunden abgetötet. Dafür werden Mitteldruck- oder Niederdruck-Quecksilberdampflampen eingesetzt. Kürzere Wellenlängen mit deutlich höherem Energieinhalts können alle in Wasser befindlichen organischen Stoffe zerlegen und werden zur Herstellung hochreinen Wassers benutzt.
Bei der UV-Bestrahlung von Sauerstoff wird dieser in atomaren Sauerstoff gespalten, es kommt zur Bildung eines weiteren hochwirksamen Oxidationsmittels, nämlich von Ozon (O3). Ozon ist sehr reaktiv und oxidiert viele chemische Verbindungen unter Abspaltung eines von drei Sauerstoffatomen. In der Wasseraufbereitung wirkt es vor allem bei der Oxidation von Eisen, Mangan und organischen Substanzen, die so einer Ausfällung und Abtrennung durch Sedimentation oder Filtration zugänglich werden. Auch als Desinfektionsmittel ist Ozon hochwirksam. Dem Wasser müssen keinerlei Chemikalien zugesetzt werden. Ozongeneratoren erzeugen Ozon direkt aus dem Luftsauerstoff, so dass nur eine sehr einfache Verfahrenstechnik ohne die Bevorratung von reinem Sauerstoff nötig ist. Die Herstellung ist jedoch energieaufwändig.