光催化氧化法主要应用于环境污染控制领域，并以其无污染，降解率高，成本低受到人们的关注。研究表明，光催化氧化法对许多难降解污染物，甚至一些环境优先污染物，如卤代烃、有机磷化合物、农药、金属有机物、表面活性剂及有机染料、苯酚、甲醛、氨氮等大多数污染物均有较好的降解效果。有色类有机废水平均脱色率高于95%，COD平均去除率高于85%。
光催化技术应用面广，可广泛用于造纸、印染、制药、化工、化肥、皮革、日化、制衣等行业废水处理中，并且不需增加厂房、不需土建，利用企业原有水池、水槽、水箱等进行简易改造即可使用。
光催化处理废水以光为能源，以半导体为催化剂，以助剂进行增效，催化物化学性质比较稳定而成本低、无毒，这使它成为最有应用潜力的一种新型水处理技术。