大氣臭氧層主要承擔著保護地球生物的重要職責。它能夠吸收太陽光中波長306.3nm以下的紫外線，尤其是大部分UV—B（波長290～300nm）和全部UV—C（波長<290nm），從而防止地球上的人類和動植物遭受短波紫外線的傷害。只有長波紫外線UV-A和少量中波紫外線UV-B能夠到達地面，由于長波紫外線對生物細胞的傷害比中波紫外線輕微，因此臭氧層如同一個天然的屏障，保護著地球上的生命得以生存和繁衍。除了保護作用，臭氧層還具有加熱作用。它能夠吸收太陽光中的紫外線并轉化為熱能，從而加熱大氣。這種作用使得大氣溫度在高度50km左右形成一個峰值，地球上空15～50km處存在一個升溫層。正是因為存在臭氧，才有了平流層的存在。而地球以外的行星由于缺乏臭氧和氧氣，也就沒有平流層。大氣溫度結構對大氣循環有重要影響，這也是由于臭氧的高度分布所導致的。此外，臭氧在對流層上部和平流層底部也扮演著溫室氣體的角色。在這些低溫高度，臭氧的存在對于維持地面溫度同樣至關重要。如果這一高度的臭氧減少，將可能引起地面氣溫下降。因此，臭氧的高度分布及變化對于維持地球氣候穩定具有極其重要的作用。