オゾンホールの発生は、フロンやハロンが紫外線によって分解（破壊）され、塩素ラジカルとなって、オゾンを破壊する触媒として働くことによる。この作用は、極成層圏雲と呼ばれる氷の雲の存在によって早められる。極成層圏雲を反応の媒体として、気相-固相の不均一反応が起こり、オゾンが急速に破壊されることが知られている。
極成層圏雲の存在は、冬の間に急激にエアロゾルが増加することによって判明してきた。極成層圏雲は、低温であるほど発生しやすい。南極の場合、極渦と呼ばれる強い偏西風帯が緯度間の熱輸送を阻害することにより、気温が低下しやすく、極成層圏雲が生成しやすい。
北極でもオゾンホールの存在は確認されているが、南極ほど大きくない。北極の場合、北半球に多く存在する陸地が極渦を弱め、南極に比べて気温が低下せず、極成層圏雲が生成されにくいためとされる。