大氣中的氣體分子在電離的情況下會帶上正電荷或者負電荷，呈離子狀態。森林中負氧離子產生的機理主要如下所述。

1，大氣中的氧分子受紫外線，宇宙射線，雷電，風暴及空氣等因素誘導發生電離，生成負氧離子。

2,保定保潔，水的噴筒電效應，森林中溪澗的跌失，瀑布的衝擊使水滴破碎，水分子裂解失去電子而成為正離子，而周圍空氣中的氧分子捕獲這些電子而成為負氧離子。這種效應被稱為噴筒電效應。

3，許多植物的莖，皮，葉等器官或組織分化成針狀結構，會發生尖端放電而產生負氧離子；另外，一些樹木和花草所分泌出的芳香類物質能促進空氣電離而產生豐富的負氧離子。

負氧離子在人們的日常生活中不是隨時都存在的，經過科學研究測試負氧離子的形成與消失，與氣象因素有關係。一般情況下，空氣中負氧離子的濃度晴天比陰天多，夏季比冬季多，中午比早晚多。負氧離子在潔淨空氣中它的壽命有幾分鐘，而在灰塵中只有幾秒鐘。空氣中負氧離子濃度多少，是空氣清新與否的標誌。世界衛生組織規定，清新空氣的負氧離子標準濃度為每立方厘米空氣中不低於1000—1500個。

森林裡的負氧離子最多的時候是上午十點至下午五點之間。

負氧離子有清新空氣的作用，有“空氣維生素”之稱。就森林環境來說，負氧離子的濃度是比較高的，植被多，光合作用對負氧離子的產生有深刻的影響。而森林裡的負氧離子，根據時間的不同也有所不同，早晨，中午，晚上，甚至是四個季節的不同，負氧離子的濃度是有變化的，如果我們要選擇去森林放鬆身心，可以透過觀測的資料，瞭解什麼時間去是更合適的時間。