臭氧层是地球大气层中臭氧含量比较大的层次，臭氧的分子式是O3，它是由一个氧原子和一个氧分子结合而成。在低层大气中，由于紫外线辐射很弱，缺乏氧原子，生成臭氧的机会很少。随着高度增加，太阳紫外线辐射增强，氧分子在紫外线辐射作用下发生分解，氧原子增加，生成臭氧的机会就多。大致在距地面10千米以上臭氧的含量逐渐增加，在20－30千米的高空，氧原子和氧分子的含量都比较多，这一高度臭氧的含量最大，形成明显的臭氧层。在此高度以上，紫外线辐射更加强烈，大部分氧分子被分解为氧原子，出现氧原子过多而氧分子过少的状况，结合成臭氧的机会就少，所以臭氧的含量也逐渐减少，大致在50千米以上高空，臭氧的含量就极少了。破坏臭氧层的“元凶”是由人类活动排放到大气里的氯氟烃（以氟利昂为代表）。氯氟烃的源地是在北半球，且北半球大气中氯氟烃的浓度比南半球还略高这与南极特异的气候有关。
因为南极大陆纬度高，海拔高，冰川反射率强，具有特殊的环极旋涡和低温条件，环极旋涡把南极大陆封闭起来，从北方来的富含臭氧的气流不能进入它的上空。低温使南极上空大气中有众多的冰晶云，云中的冰晶不断吸收氯氟烃气体，浓度越来越高，更加速了对臭氧的破坏。南极上空终年受极地高压控制,气流呈反气旋运动,这样在南极上空有一个深厚的涡旋，气流沿着南极高原作顺时针旋转，把南极大陆封闭起来。从赤道来的富含臭氧的气流进不了南极上空。而在旋涡中上升的空气，因为上升过程中气温下降的速度要比实际大气中温度随高度分布的速度快得多。加上南极高原本来就海拔高气温低，因而形成极低的低温环境。臭氧层所在的20公里高度上气温常常在－80℃以下（比北极要低得多）。南极大气涡旋中的空气上升过程中还会生成大量的冰晶云，云中的冰晶不断吸收氯氟烃气体，浓度越来越高,氯氟烃与臭氧在此外线照射下发生化学反应,臭氧层因大量损耗臭氧而出现臭氧洞。
地球上的陆地主要分布于北半球,因此人类活动也集中于北半球.随着氟利昂的广泛使用,人了在不经意间将其排放到大气中。氟利昂随着大气的循环被带至地球的两极，由于氟利昂与臭氧会发生化学反应,因此导致了南极上空的臭氧层出现空洞以及北极上空的臭氧层变薄。无独有偶,多年以前科学家曾经在南极发现有杀虫剂(DDT)的痕迹.经研究发现可能是通过大气循环或是水循环由北半球到达南极的,而水的循环与大气的循环又密切相关.因此对于氟利昂在北极的出现是有利的左证。
南极臭氧洞首先是一种自然现象，太阳风是臭氧空洞的元凶，温暖海水蒸发、电解等也可产生氯离子；天然产生的溴也是破坏臭氧层的重要原因。人类活动导致臭氧洞进一步扩大。例如，氯气、氯化物、溴化物的制造使用，人类活动导致的全球变暖使海洋蒸发量加大、热带风暴加剧、海平面上升和地震火山活动增多等等。人类向大气中排放的氟氯烃等物质会使大气中的臭氧遭到破坏， 既在氟氯烃的作用下O3(臭氧)=O2（氧气），再加上大气环流。就形成了南极大气层的臭氧空洞。
