光化学催化氧化一般分为均相和非均相两种类型。均相光催化氧化反应主要是指紫外／Fenton试剂法，即在污水中投加Fe²⁺或Fe^3＋及H₂O₂后，利用亚铁离子作为H₂O₂的催化剂，生成氢氧自由基，可氧化大部分的有机物。均相反应除了能利用紫外光以外，还能直接利用可见光。

非均相光催化氧化反应是在污水中投加一定量的TiO₂、ZnO光敏半导体材料，同时加以一定能量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴对作用，产生·OH等氧化性极强的自由基，再通过与污水中有机污染物之间的经基加合、取代、电子转移等，使有机物全部或接近全部矿化。