對於大氣臭氧層破壞的原因，科學家中間有多種見解。但是大多數人認，人類過多地使用氯氟烴類化學物質(用CFCs表示)是破壞臭氧層的主要原因。氯氟烴是一種人造化學物質，1930年由美國的杜邦公司投入生產。在第二次世界大戰後，尤其是進入60年以後，開始大量使用，主要用作氣溶膠、製冷劑、發泡劑、化工溶劑等。另外，哈龍類物質(用於滅火器)、氮氧化物也會造成臭氧層的損耗。
臭氧層破壞機理有：
(1)、廢氣破壞臭氧層
廢氣中含有大量的氮氧化物(如N0和N02等)，這些氮氧化物可以破壞掉大量的臭氧分子，從而造成臭氧層的破壞。
(2)、CFCs和哈龍對臭氧層的破壞
美國科學家莫里納(Molina)和羅蘭德(Rowland)提出：人工合成的一些含氯和含溴的物質是造成臭氧層被破壞的元兇，最典型的是氯氟烴類化合物(CFCs)和含溴化合物哈龍(Halons)。
CFCs和哈龍在生產和使用過程中總是要泄漏的，泄漏後首先進入大氣的對流層中。而這些物質在對流層中是化學惰性的，即它們在對流層中十分穩定，可以存在幾十年甚至上百年不發生變化。但這些物質不可能總是存在於對流層中，通過極地的大氣環流以及赤道地帶的熱氣流上升，最終使這些物質進入平流層。然後又在風的作用下，把它們從低緯度地區向高緯度地區輸送，在平流層內混合均勻。在平流層內，強烈的太陽紫外線照射使CFCs和Halons分子發生解離，釋放出高活性的氯和溴的自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破壞臭氧層的主要物質，它們對臭氧破壞的化學機理如下：
R-Cl→R·+ Cl·
Cl·+O3→Cl0·+ O2
C10·+O3→Cl·+ 2O2
溴原子自由基也是以同樣的過程破壞臭氧。據估算，一個氯原子自由基在失活以前可以破壞掉104—105個臭氧分子，而由Halon釋放的溴原子自由基對臭氧的破壞能力是氯原子的30—60倍。而且，氯原子自由基和溴原子自由基之間還存在協同作用，即二者同時存在時，破壞臭氧的能力要大於二者簡單的加和。
當然，臭氧空洞的形成除了以上的化學過程外，還有空氣動力學過程和極地特殊的温度變化過程所參與的非均相的催化反應過程，這就是為什麼臭氧空洞出現在兩極以及多發生在春季。
