根据臭氧催化剂反应的不同特点，臭氧催化剂反应可以从不同的角度进行科学分类，大致有以下方法。根据臭氧催化反应系统物相的均匀性，可分为均相催化、非均相催化和酶催化反应、均相催化反应。

        均相催化反应是指反应物和臭氧催化剂在同一相态下的反应。目前臭氧催化剂一般为固体和臭氧反应物，因此气体臭氧催化剂尚未生产，因此臭氧处理污水一般不是均相催化反应。非均相（又称多相）催化反应非均相催化反应是指反应物和催化剂处于不同相态的反应。臭氧与固体臭氧催化剂的反应系统称为气固相催化反应。由液体反应物和固体催化剂组成的反应系统称为液固相催化反应。由气体反应物和液体催化剂组成的反应系统称为气液相反应。如乙烯和氧气PdClz-CuCl在水溶液催化剂的作用下氧化乙醛反应。这种分类方法对于考虑反应系统宏观动力学因素和工艺过程的组织具有重要意义。因为在均相催化反应中，催化剂和反应物是分子之间的接触，通常质量传递过程对动力学的影响较小；在非均相催化反应中，反应物分子必须从臭氧气相（或液相）扩散到固体臭氧催化剂表面（包括内外扩散），在许多情况下考虑扩散过程对动力学的影响。因此，臭氧催化剂和反应器在非均相催化反应中的设计不同于均相催化反应。