光催化灯的光催化反应是利用TIO2作为催化剂的光催化过程，是利用紫外光波照射TIO2,从而产生羟基自由基与活性氧物质，其中羟基自由基是光催化反应当中对光催化氧化其决定作用的活性物质。光催化能迅速有效地分解挥发性有机物和构成细菌的有机物，再加上其他活性氧物质的协同作用，其氧化更加迅速。能氧化绝大部分的有机及无机污染物，将其矿化为无机小分子、CO2和H2O等。 光催化灯的光催化反应从宏观看，可以把它理解成光合作用的逆反应。*，一开始的地球环境不适合生物生存，后来光合细菌和植物开始用光合作用，用叶绿素作为催化剂，将无机物转化为有机物，它们花了近30亿年才结束了地球的恶劣环境，创造了地球生物发展的温床。而我们的光催化反应则将这个反应反过来了，即催化剂在光的作用下，将有机物转化成了无机物，这对补完自然界的物质循环过程具有巨大的意义。（大氧化事件与真菌）
那么，通俗的说，光催化的微观反应其实是二氧化钛粒子本身是很稳定的存在，但是它吸收了紫外光的能量以后，就开始变得“兴奋”起来，把自己身上的电子到处乱扔，于是，它抛出的电子和自身空出的“电位”就变成了撕扯有机物大分子的“刀”，而当能量减弱以后，二氧化钛粒子就需要“歇会”了，它扔出去的电子也全部跑了回来，和空出的电位结合，于是，二氧化钛粒子在不消耗自己的情况下，将有机物降解了，这个过程很复杂，但产物是二氧化碳和水。
