高级氧化技术是指任何以产生羟基自由基OH·为目的的过程的工艺技术，简称AOP（advanced oxidation process），或称AOT。

羟基自由基OH·的产生是利用H₂O₂、O₃等在一定的条件下，加入氧化剂、催化剂，或借助紫外线、超声波、电解等的作用而产生的。例如法国科学家Fenton提出的以铁盐为催化剂，在H₂O₂存在下，能产生OH·；或用电解法，以铁为阳极，在阴极得到H₂O₂，利用Fenton试剂可得到OH·。新近利用金刚石为阳极，使水在阳极氧化直接产生OH·。OH·是活性中间体、强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，其标准氧化还原电极电位（25℃）如下：

目前比较好的高级氧化技术有：H₂O₂/Fe^2＋（Fenton试剂法）；UV/TiO₂/h₂O₂（过氧化氢与多相光催化结合）；UV/TiO₂/O₂（多相光催化氧化）；UV/h₂O₂（过氧化氢加紫外线）等。

高级氧化技术的特点有：

1. 由于OH·具有极强的氧化性，因此，几乎能与废水中大部分有机物起反应，使其断裂为小分子，或者彻底氧化为CO₂、H₂O、O₂、无机盐等。一般都不会产生新的污染。尤其处理废水中难降解的有机污染物可优先选用。
2. OH·反应速率快，与废水有机污染物作用非常迅速，去除效果好、速度快。
3. 对废水有机污染物的破坏程度能达到完全或接近完全。对多种有机污染物可以达到十分有效去除。
4. 可以实行自动控制，操作性强。

高级氧化技术已在废水和循环水处理中成功应用。