汙水處理最常用的氧化劑主要有O2、Cl2、O3等，在汙水處理中起著重要作用。

1. O2 常用O2或空氣來氧化廢水中的有機物和還原性物質，是廢水處理最為常用的方法，但空氣的氧化能力比較弱，在處理含硫的廢水時還是常用空氣來氧化的。空氣中的O2與廢水中硫化物進行化學反應，生成硫代硫酸鹽。

根據理論計算，每氧化1kg硫化物為硫代硫酸鹽需O21kg，約相當於3.7m3空氣，由於約10%硫代硫酸鹽會進一步被氧化為硫酸鹽，使需要空氣量約增加到4.0m3，而實際操作中供氣量往往為理論值的2-3倍，含硫廢水的氧化處理，可以在空氣氧化脫硫塔內進行，進一步處理可以回收硫。

2.Cl2 氧化劑Cl2通常在廢水處理中起消毒殺菌作用，含氯的藥劑除液氯外，還有次氯酸鈉，次氯酸鈣，漂白粉以及ClO2等，在處理含酚、含氰、含硫化物的廢水時都常用。在處理含酚廢水時，用含酚量的10倍左右Cl2，將酚分解，在處理含氰廢水時，是在鹼性條件下，用含氰量8倍左右的氯，將氰化物完全氧化。

3.O3 強氧化劑O3在廢水處理中，不僅消毒殺菌，還降低或去除廢水中的COD、BOD，脫色，除臭，降低渾濁度等，由於O3在水中分解後得到O2，因此還會增加廢水中的溶解氧。

此外，在廢水處理中應用的氧化劑，還有氯化異氰尿酸（又稱優氯淨SDC或強氯精）、溴及溴化物、雙氧水、過氧乙酸、過硫酸鹽、高鐵酸鉀以及高錳酸鉀等。