触媒以同样原理运作。当原子的电子吸收一定的能量后，会跃升到传导带（conduction band）。光触媒就是利用此特点，经光照射后，让他们的在价电子带（valence band）电子跃升，而原本电子存在的地方就会变成一个带正电的电洞。电洞具有极高的氧化能力。水会解离成氢氧根离子（OH）和氢离子（H）：HO↔H+OH在光触媒颗粒表面的氢氧离子会被电洞氧化成氢氧自由基（OH·），而氢氧自由基会从其他的有机物（细菌或病毒）抢走电子，而被抢走电子的有机物会因为失去键结能力而降解成为更小的分子，如二