负离子空气净化器是利用所谓的电晕放电方法来产生带电分子，也就是离子。空气中的大多数原子都是电中性的，它们拥有相同数量的带负电的电子和带正电的质子。电晕放电形成一个很小但很强的电场。穿过这个电场的分子将得到一个电子而带上一个负电荷；或丢失一个电子而带上一个正电荷。空气中较大的微粒（如灰尘或其他污染物等）更容易成为离子，因为它们穿过电晕放电区时更容易获得或失去电子。
一旦某个微粒带上电，它就会被带相反电荷的任何其他物质所吸引。空气净化器内的两块充电金属板（一块带正电，一块带负电）可以吸附带电微粒。此外，如果空气中的微粒带不同电荷，它们也会相互吸引。相互吸引在一起的微粒变得更重，最后从空气中掉落下来。
负离子空气净化器的工作原理和臭氧发生器非常相似，不过，臭氧发生器的目的在于将氧分子转变成臭氧分子（由三个氧原子组成的分子）。
臭氧发生器的制造商声称臭氧能够对空气进行除臭和消毒。许多制造商还声称臭氧能给人的健康带来其他好处。但确凿的证据表明，臭氧不具有净化空气的作用。而且，人们都知道，臭氧是一种有毒气体。臭氧分子不是很稳定，很容易和空气中可能存在的其他化学物质发生反应，组成新的化合物，而这些化合物也许比臭氧本身更有害。臭氧还会氧化金属并产生腐蚀。在产生臭氧的过程中，会产生氮氧化物，氮氧化物会和空气中的化合物及臭氧本身进一步发生反应。