光催化氧化技术是以N型半导体作为催化剂（也称光敏化剂），如TiO2。当低压汞灯产生的紫外线照射在半导体的表面时，通过水中投加这样的光敏半导体材料。电子发生跃迁，受激发后产生电子（e－）－空穴（H＋），即：
TiO2＋UV →e－＋H＋
在TiO2表面，这些电子和空穴，发生复杂的变化，e－具有很强的还原性，H＋具有很强氧化性。
最终是通过氧化能力极强的OH·等，将废水中各种有机物无机化，生成CO2。催化剂常用的是TiO2，此外，还有ZnO、CdS、SnO2、WO3等。光催化氧化技术，目前尚处于基础研究阶段。随着太阳能化学的发展，可利用太阳能作为光源。在常温常压进行光催化氧化，可以大大降低处理成本，将会成为各类废水处理最有效的方法之一。
