בשנת 1982 התגלתה לראשונה הידלדלות מה בשכבת האוזון מעל אנטארקטיקה[3]. ובשנת 1985 התגלה על ידי מדעני הסקר האנטארקטי הבריטי כי שכבת האוזון מעל הקוטב הדרומי (ויבשת אוסטרליה) כבר הידלדלה עד מאוד והקרינה המסוכנת חודרת דרכה. ירידה בעובי שכבת האוזון מאפשרת לקרינה רבה יותר להגיע אל כדור הארץ. הגדלת הקרינה פוגעת באדם (מגדילה את שכיחות סרטן העור, פוגעת במערכות חיסוניות, גורמת לנזקים בראייה), וכן פוגעת בצמחים, בבעלי חיים ובחומרים פלסטיים.
חומרים אלה בדרך כלל יציבים מאוד בשכבת הטרופוספירה ומתפרקים רק בסטרטוספירה בהשפעת קרינה חזקה של אור אולטרה־סגול. כאשר מתפרקת מולקולה של חומר כזה, משתחרר ממנה רדיקל חופשי (אטום בודד של כלור או ברום), המתקיף את מולקולת האוזון וגורם להתפרקותה למולקולת חמצן ולאטום חמצן חופשי. אולם אטום הכלור או הברום נשאר חופשי, ופנוי לפרק עוד מולקולת אוזון. דוגמה לפרוק קטליטי של אוזון באטמוספירה:
נחבר את ריאקציות 1 ו־2 והריאקציה נטו
כך נוצר "כדור שלג" - תהליך שבו כל מולקולה של החומרים המוזכרים לעיל יכולה לפרק מספר גדול של מולקולות אוזון. מנגנון זה פועל בעיקר בחלקה העליון של הסטרטוספירה שם מצויים אטומי חמצן חופשיים. להידלדלות האוזון בשכבות הנמוכות של הסטרטוספירה גורמים תהליכים מורכבים יותר.
אטום כלור בודד ימשיך להרוס אוזון במשך כשנתיים עד שישקע חזרה לטרופוספירה. ברום הרסני לאוזון עוד יותר מכלור אלא שהכלור נפוץ יותר. ההלוגנים האחרים: פלואור ויוד הרסניים פחות: פלואור יגיב עם מים או גז מתאן ותתקבל החומצה היציבה HF ואילו תרכובות יוד יישארו בטרופוספירה ולא יגיעו לשכבת האוזון.
כדי להפסיק את הפגיעה באוזון נחתמה ב־16 בספטמבר1987 אחת האמנות הגלובליות הראשונות לענייני סביבה – פרוטוקול מונטריאול. האמנה אסרה שימוש בכימיקלים מלאכותיים שאחראים לפגיעה באוזון, בעיקר גזים מסוג פריאון, שבהם נעשה שימוש בתרסיסים ובמקררים. חוקרים שניתחו נתונים שנאספו ב–20 השנים האחרונות על ידי לוויינים ושלושה מתקנים המונחים על הקרקע, מצאו שקצב היעלמות האוזון ירד משמעותית בסטרטוספירה העליונה – החלק העליון ביותר של שכבת האוזון.
הפרוטוקולים הבינלאומיים קבעו שעל המדינות המפותחות להפסיק לייצר את גז ה־CFC-11 עד שנת 1996, ושעל המדינות המתפתחות לחדול מכך עד שנת 2015. על פי הדיווחים של המדינות השונות, הייצור הגלובלי של CFC-11 מתקרב לאפס החל משנת 2006[5].
על אף שהשכבות העליונות של האוזון נמצאות בדרך לשיקומן, המצב בשכבות התחתונות מורכב יותר. במקרה שלהן, ההתחממות הגלובלית משנה את הטמפרטורות ואת דפוסי הרוחות, והדבר מעכב את השיקום.
ב־4 בינואר2018 פרסמה נאס"א מחקר המציג הוכחות לכך ששיקום שכבות האוזון מתקיים הודות להפחתת שימוש האדם בכימיקלים המלאכותיים שפוגעים באוזון[6]. למרות זאת, מחקר שנעשה באותה התקופה הראה שהפחתת כמות הכימיקלים היה שונה מהצפוי, וממצאים שונים קישרו את פליטת הגזים לאזור מזרח אסיה ולאזורים נוספים בחצי הכדור הצפוני, והראו שבאופן כללי כמות ה־CFC-11 שנפלטת גדולה משמעותית ממה שמדווח. ממצאים אלו הובילו את החוקרים למסקנה שבמדינות שונות, ובעיקר במזרח אסיה מתקיימת בחשאי פעילות תעשייתית הולכת וגדלה שפולטת כימיקלים אשר אסורים באמנות בינלאומיות. מנהל המחקר העריך שגורמים אלו עלולים לעכב את השתקמות האוזון בפועל לעומת התחזיות בכ־10 שנים[5]. בעקבות הממצאים, חוקרים מיפן, קוריאה הדרומית וסין, מסרו לצוות המחקר שייקחו על עצמם לנסות ולאתר את המיקום המדויק של הפליטות האסורות[5], וממשלת סין התחייבה לאתר ולסגור אתרים אלו[7].
בנובמבר 2018 דו"ח של האו"ם שחקר את התאוששות שכבת האוזון מכימיקלים מאז שנת 2000, העריך את קצב התאוששות בכ־3-1% בכל עשור. אם יימשך קצב השיקום, עשויים חלק מהאזורים של האוזון להשתקם במלואם כבר עד שנות ה־30 של המאה ה־21, ואזורים אחרים, אשר משתקמים לאט יותר, עשויים להשתקם עד שנת 2060[7]. עם זאת, הערכות מאוחרות יותר נתנו תחזיות שונות, מאוחרות יותר, לקצב השיקום[8].
באוקטובר 2019 פרסמה נאס"א שהחור באוזון מעל אנטארקטיקה קטן לרמה הנמוכה ביותר שנצפתה מאז 1982. הירידה מוסברת בעיקר עקב שינוי חריג במזג האוויר - התחממות משמעותית והפחתת מהירות הרוחות בשנה החולפת[9].
בספטמבר 2022 התפרסם מחקר שמדד כי למעלה ממחצית מהכימיקלים המזיקים לאוזון שנצפו מאז 1980 כבר אינם[10].
