大氣層的臭氧，主要是通過氧原子和氧氣結合形成的，而氧原子主要來自紫外線照射氧氣的分解。因為紫外線會一直照射大氣層中的氧氣，所以在大氣層中臭氧是可以不斷生成的。

距地面15~50千米高度的大氣平流層，集中了地球上約90%的臭氧，這就是通常所說的『臭氧層』。其主要作用是吸收短波紫外線，是包圍在地球外圍空間的保護層。

一是保護。臭氧層能夠吸收太陽光中波長306.3微米以下的紫外線（部分UV-B和全部UV-C），保護地球上的人類和動植物免遭短波紫外線的傷害。因為臭氧層能讓太陽光中的可見光通過，且能吸收掉99%以上的有害紫外輻射，所以有人稱臭氧層為地球生命的保護神、保護傘或臭氧屏障。

第二是加熱作用。臭氧吸收太陽光中的紫外線並將其轉換為熱能加熱大氣，因此大氣溫度結構在高度50千米左右存在一個峰值。正是由於著臭氧纔有平流層的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧氣，所以也就不存在平流層。