臭氧层空洞，是卤代烃等人工污染物进入平流层后，通过光化学反应与催化分解作用，造成平流层臭氧被大量消耗、臭氧柱总量显著低于正常值的现象。

1985年，英国南极调查局科学家首次公开南极上空臭氧严重耗损的观测结果。大气臭氧层的损耗已成为全球关注的环境问题，直接威胁生物圈的平衡与人类健康。臭氧层中臭氧的减少会使到达地面的太阳紫外线增强，其中UV-B 波段（280–315 nm）对生物细胞具有较强损伤作用，对生态系统及包括人类在内的各类生物均会造成危害。

臭氧通常由太阳紫外辐射使氧分子分解后，氧原子与氧分子结合而形成，多生成于日照强烈的赤道上空，再经大气环流输送至全球。整个大气层中臭氧总量约33亿吨，若平铺在地表，厚度仅约3毫米，相当于一粒绿豆的高度。

臭氧能吸收绝大部分对生命有害的太阳紫外线，堪称地球生命的“天然保护伞”。波长短于280nm的紫外线被平流层臭氧几乎全部吸收，而UV-B 波段（280–315 nm）也有大部分被臭氧吸收，从而显著减弱到达地面的紫外线强度。若平流层臭氧减少，地表所受UV‑B波段紫外辐射将随之增强。可以说，正如生命离不开水和氧气一样，大气臭氧层也是地球上所有生灵赖以生存的重要屏障。

然而，随着人类活动加剧，尤其是氯氟烃（CFCs）和哈龙（halons）等人造含卤化合物的大量使用与排放，臭氧层受到持续破坏，大气臭氧总量显著下降，其中两极地区上空耗损最为剧烈。南极上空已出现面积达2000多万平方千米的臭氧稀薄区域，在平流层下部（约 14–21 千米）臭氧平均损耗可达 90% 以上，极端年份该高度区间内臭氧甚至接近完全耗竭，科学家形象地称之为“臭氧空洞”。

臭氧层持续损耗将使人类暴露于过量的太阳紫外辐射之下，导致皮肤癌、白内障等疾病的发病率显著上升，同时也会损害农作物生长、破坏海洋浮游生物群落平衡，进而影响全球生态系统稳定。