臭氧是地球大气的重要微量气体组分。大气臭氧测量始于20世纪初，至今已有百年历史。大气臭氧测量包括臭氧总量测量、臭氧廓线测量和近地面臭氧测量，最基本的原理是利用臭氧对太阳紫外辐射的吸收特征来探测臭氧。

大气臭氧总量通过测量某一波段的太阳辐射在到达地球表面时的减弱量来确定。测量仪器主要包括地基多布森分光光度计（Dobson）、布雷尔分光光度计（Brewer）和滤光片型的臭氧测量仪。多布森臭氧仪和布雷尔分光光度计属于精密光学仪器，借助棱镜或光栅等分光器件从太阳光谱中分离出所需波长以实现臭氧总量测量。为获得世界各地上空大气臭氧总量及其变化的观测资料，1957年，世界气象组织（WMO）筹建了全球臭氧观测网。截至2019年，全球开展大气臭氧总量地基测量日常业务的观测站有150多个，其中使用多部门审和布雷尔的站点约为120个。

大气臭氧廓线探测技术包括气球探测、飞机探测、火箭探测、激光雷达探测和卫星探测等。气球探测具备经济、方便和可靠等特点，可原位测量地面至约35千米范围内臭氧浓度垂直分布。臭氧传感器主要基于光学、电化学和化学发光等原理研制。截至2019年，全世界进行大气臭氧探空业务的站点约50个，其中每周施放一次的站点约40个。中国自20世纪80年代末开始研制大气臭氧探空仪，现已形成具有自主知识产权的大气臭氧探空仪。

大气平流层中的臭氧层是地球生命的保护伞，但是近地层大气中的高浓度臭氧会对人体健康、农作物以及空气质量产生危害，近地面空气中的臭氧被认为是一种空气污染物而被各国环保部门确定为日常业务监测项目。近地面臭氧监测通常采用定点原位直接测量、现场遥感测量以及系留气艇测量等方法。环保部门为评价空气质量，在日常业务中均采用原位直接测量法获得近地面空气中的臭氧浓度值。臭氧科学研究工作主要采用现场遥感测量和系留气艇测量方式。按照世界气象组织的要求，世界各国大气臭氧测量的数据（包括臭氧总量和臭氧垂直分布）提交到位于加拿大的世界臭氧和紫外辐射数据中心，该中心负责臭氧资料的校对、整编、出版和发行。