Los beneficios potenciales de la ozonoterapia son variados y se deben, en parte, a que el gas ozono tiene propiedades antimicrobianas y estimulantes del oxígeno. Se ha demostrado en estudios que inactiva virus, bacterias y protozoos, presumiblemente al destruir la membrana externa del microorganismo. Al comprometer la capa externa, se dice que el gas ozono penetra en la célula interna y altera el ADN hasta un punto en el que la célula parásita no deseada se vuelve ineficaz. Las células endógenas, como las presentes en un sistema corporal humano sano, tienen un sistema enzimático sofisticado que se dice que es capaz de estabilizar el ADN que puede haber sido alterado por la terapia de ozono, un hecho que ayuda al gas de ozono a atacar microbios no deseados.
La estimulación del metabolismo del oxígeno es una de las formas en que se dice que el ozono trata la patogénesis. Según se informa, el gas ozono provoca un aumento del metabolismo dentro de los glóbulos rojos endógenos, que, a su vez, liberan más oxígeno a los tejidos del interior del cuerpo. A medida que el cuerpo se vuelve más oxigenado, se vuelve más competente en la lucha contra las enfermedades. Se dice que el ozono también aumenta la producción de enzimas en el cuerpo, que actúan como captadores de radicales libres y protectores de células saludables. Se cree que existen otras reacciones bioquímicas que contribuyen a la eficacia del ozono y que no se comprenden bien.
A medida que el gas ozono ingresa al cuerpo, se descompone en peróxidos. Se dice que los peróxidos se sienten atraídos por las células enfermas o debilitadas. Si una célula está sana, presumiblemente tiene enzimas que resistirán la penetración de los peróxidos, pero una célula débil que ha sido infectada con virus, bacterias o crecimiento canceroso está esencialmente indefensa contra el tratamiento. Por esta razón, el ozono es un tratamiento potencial para una multitud de enfermedades debilitantes, como el cáncer, el síndrome de fatiga crónica y el SIDA. Se cree que algunas de estas enfermedades requieren múltiples tratamientos con ozonoterapia porque el patógeno asociado a la enfermedad es más susceptible en las diferentes etapas de su desarrollo.
La ozonoterapia también tiene aplicaciones específicas para la activación del sistema inmunológico. Se dice que el tratamiento con ozono estimula la producción de componentes del sistema inmunológico, como el interferón y la interleucina, que son la base de una respuesta eficaz del sistema inmunológico. En lo que respecta a complementar un régimen de medicación tradicional para enfermedades como el cáncer y el SIDA, la ozonoterapia se muestra prometedora para ayudar a sofocar los efectos secundarios de los agentes de quimioterapia agresivos. También se cree que la potencia de dicho medicamento puede aumentar mientras se administra la ozonoterapia.