大氣中臭氧的濃度是否過高是相對而言的——在大氣最低層的對流層中高出了危險警戒線的臭氧濃度，在對流層之上的平流層中則可能低於警戒線下限。地面附近的臭氧並不足以填充所謂的臭氧空洞。
此外，臭氧量的多少主要由局部的化學過程進行調節，對流層與平流層分界線上有一溫度屏障，阻止了臭氧在大氣各層間大規模混合。 平流層的臭氧就像一層防護罩，能夠遮擋住有害的紫外線輻射。然而，高濃度的對流層臭氧卻會影響人們的身體健康，危害農作物和森林。
在整個大氣層中，一些自然過程會不斷地產生和清除臭氧。在平流層中，
來自太陽的紫外線能將氧氣分子分解為氧原子，氧原子會與其他氧氣分子結合生成臭氧。
一些工業污染物，比如氯氟烴（CFC），之所以能夠到達平流層，是因為它們在對流層中不會發生反應。在平流層中，它們最終被分解為氧化氯（ClO）之類的分子，氧化氯會將臭氧轉化為氧氣分子，
從而使平流層中的臭氧濃度降低。 平流層的臭氧濃度一般約為400多布森單位（DU，臭氧濃度的標準單位）。每年春天，在南極洲上空極其寒冷的氣候條件會引發一些化學反應，產生高濃度的氧化氯，從而破壞臭氧。在南極臭氧空洞內，臭氧濃度可能會降至85DU。
對流層的臭氧濃度一般約為25DU，但在很大程度上取決於當地的環境狀況。對流層中紫外線較弱，
因此自然界產生臭氧的效率就低。化石燃料燃燒和有機燃料燃燒等人類活動，導致一氧化碳、碳氫化合物和氧化氮的濃度升高。這些氣體均會參與一系列化學反應，導致對流層中臭氧的生成。 《蒙特利爾議定書》（Montreal Protocol）禁止全球範圍內的氯氟烴生產。預計在今後的50年～100年內，平流層中的臭氧濃度將恢復原狀。人們正在努力執行排放量控制戰略，把對流層的臭氧濃度限制在規定濃度之下。
但這些嘗試受到了多方面挑戰，例如全球性工業化和跨地域的污染物影響——無論是當地還是遠處上風區排放的，甚至是其他國家和大陸排放的污染物，都會影響對流層臭氧。