L'ozonoterapia consiste nell'uso di una miscela di ossigeno e ozono per scopi terapeutici. Esistono diverse modalità di somministrazione dell'ozono a seconda della patologia da trattare.The American Cancer Society, considera l'ozonoterapia e l'esposizione a ozono inutili o dannose, e diverse revisioni sistematiche confermano l'assenza di evidenze sanitarie positive. Secondo altri punti di vista la validità scientifica di questa forma di terapia sarebbe controversa: se taluni ritengono che l'ozono abbia proprietà terapeutiche, altri ritengono che si tratti di una pratica non scientifica priva di effetti benefici.L'Istituto Superiore di sanità, rilevando la mancanza di dati qualitativamente e quantitativamente sufficienti a generare delle evidenze scientifiche, nel 2006 convocò una conferenza di consenso al fine di analizzarne i principali aspetti epidemiologici, economici e organizzativi del trattamento per lombosciatalgie da ernia discale.La stessa Federazione Italiana di Ossigeno-Ozonoterapia fa rientrare tale pratica nell'alveo delle medicine non convenzionali per le quali deve essere doverosamente informato il paziente circa le riserve esistenti sulla asserita efficacia terapeutica. Secondo i sostenitori di questa tecnica si otterrebbero, nei casi di dorsopatia, risposte positive fino al 70-80% dei casi.Secondo ricercatori dell'Università di Siena la tecnica sfrutterebbe i seguenti meccanismi d'azione sul dolore:

• L'attivazione del sistema antinocicettivo discendente.
• Rilascio di endorfine, che bloccano la trasmissione del segnale nocivo al talamo e la corteccia cerebrale
• Ipostimulatione con elevazione della soglia di attivazione, collegato alla degenerazione ossidativa dei nocicettori-C.
• Simultanea stimolazione psicogena del sistema analgesico centrale indotta dalla iniezione di gas, in qualche modo a causa di un utile effetto placebo.
• Localizzata ossigenazione e analgesia, importante in termini di rilassamento muscolare e vasodilatazione e riattivazione del metabolismo muscolare, favorendo l'ossidazione del lattato e la conseguente neutralizzazione dell'acidosi, inoltre si ottiene una maggiore sintesi di adenosina trifosfato (ATP) con riassorbimento del Ca²⁺ e infine un riassorbimento dell'edema. Inoltre, un ulteriore effetto analgesico può essere derivato dalla induzione di enzimi antiossidanti.

Prove su animali dimostrerebbero che l'iniezione di ossigeno decomprime l'ernia del disco con conseguente ritiro del disco, ciò con prove sufficienti sulla sicurezza del trattamento clinico.