臭氧洞主要出现在极地地区。与南极每年春季都会出现臭氧洞相比，北极臭氧洞的出现频次非常少，规模也不及南极臭氧洞动辄超2000万平方公里。然而，由于北极周围地区人口相对稠密、人类活动活跃，当臭氧洞形成并维持时，可能侵入中高纬度造成严重影响。
1984年，英国科学家首次在南极上空发现臭氧层空洞。臭氧层位于距地面25—35公里的高空，臭氧洞并非真正的洞，而是指臭氧浓度显著低于周围臭氧层。低温、太阳辐射和臭氧损耗物质的存在，是臭氧洞出现的必要条件，存在于春季南北极的平流层地区。在距地面10—50公里的平流层，冬季盛行西风。强大的绕极西风将极区与中纬度地区隔离开，使得富含氧气的空气和热量均无法进入极区，形成了异常寒冷的极区平流层。在极低温条件下，极地平流层云形成，它在提供光化学反应界面的同时，吸附氯贮存物质。到早春时节，在太阳紫外线的照射下，极地平流层云表面的氯原子被分解出来，释放活性氯，进而引发光化学反应，侵蚀臭氧层，形成臭氧损耗和臭氧洞现象。
大气中约90%的臭氧处于臭氧层，另有10%左右位于近地面。近地面的臭氧是光化学烟雾主要组成部分，会诱发呼吸系统疾病，破坏植物。与之对比，臭氧层中的臭氧可以隔绝和吸收太阳辐射中危险的紫外线成分，让地球表面更安全。在地球漫长的历史中，得益于臭氧层的保护，生物从深海走向浅海和地球表面，演变出复杂多样的物种。然而，人类活动排放了大量含有卤族元素的化合物，包括作为制冷剂、发泡剂、喷雾剂和清洗剂的氟利昂和哈龙等物质。这些化合物随大气环流进入平流层，在紫外线的作用下形成臭氧损耗，破坏臭氧层的完整，进而影响地球的宜居性，对生物安全造成严重影响。
为应对臭氧损耗问题，国际社会于1987年签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，该协议得到了联合国各成员国的积极响应。然而，人类近百年排放至大气中的臭氧损耗物质不仅数量巨大，且生命期长达50—100年，减少过程极其缓慢。根据联合国环境署发布的最新臭氧层耗损科学评估报告，经过30年的努力，人类避免了严重的臭氧损耗危机。不过，要使南极臭氧洞恢复到上世纪80年代的水平，预计要到2060年之后，而恢复到上世纪60年代初的水平，则需要到2100年左右，保护臭氧层仍任重而道远。
