催化剂的功能是加速反应，属化学学科概念；填料的功能是为传质和反应提供场所，属化工学科概念。在催化臭氧化过程中， •OH产生于臭氧在催化剂表面的分解，因此填料性质很重要；更为关键的是：•OH寿命只有纳秒级，不可能行程很远去攻击有机物分子，就是说：由催化剂界面构成、水可流动的孔隙孔径须很小，因此比一般化工填料要求更高；故在工艺中应强调催化剂填料。

在均相催化臭氧氧化反应中，催化剂一般以可溶性金属盐的形式加入，溶于水中的金属离子对臭氧氧化过程起催化作用。在臭氧水处理体系中，加入一定量的Fe2+、Mn2+、Ni2+或Co2+的硫酸盐后，废水的TOC去除率得到了明显的提高。但催化剂混溶于废水中，极易造成二次污染，且难以分离，使水处理的成本增加，不利于规模化的废水处理应用。

非均相催化臭氧氧化技术：与均相催化臭氧氧化技术相比，主要区别在于固态催化剂向臭氧氧化有机物提供了反应的活性中心，这里的固态催化剂一般负载在载体上。由于是固态催化剂，有利于催化剂的长久使用、回收和回用。