超临界水氧化技术是以水为介质，利用在超临界条件（温度＞374℃，压力＞22.1MPa）下不存在气液界面传质阻力的特点，来提高反应速率并实现完全氧化。同焚烧、湿式催化氧化相比，超临界水氧化具有污染物氧化较完全、二次污染小、设备与运行费用相对较低等优势，超临界水氧化技术目前所采用的工艺流程见下图。

超临界水氧化反应是基于自由基反应机理，该理论认为·HO是反应过程中重要的自由基，在没有引发物的情况下，由氧气攻击最弱的C一H而产生。有机自由基与氧气生成过氧自由基，进一步反应生成的过氧化物相当不稳定，有机物则进一步断裂生成甲酸或乙酸。在超临界水中，大分子有机污染物首先断裂为比较小的小分子，其中含有一个碳的有机物经自由基氧化过程一般生成CO中间产物，在超临界水中CO被氧化为CO₂，其途径主要为：

在温度小于430℃时，反应CO+H₂O→H₂+CO₂起主要作用，产生大量的氢经氧化后成为H₂O。

下表给出了超临界水氧化法和其他处理方法的各种参数对比，通过表可以看出超临界水氧化技术是一种有前途的处理技术。