经过研究，科学家们发现，导致臭氧层空洞的最大凶手是当时广泛使用的氯氟烃（CFCs）类物质，俗称氟利昂。它们在当时广泛存在于冰箱、空调、香水、杀虫剂之中，一旦它们进入空气，升入平流层，就会成为分解臭氧的催化剂，经过近一百年才能基本完全被分解消化。

19世纪20年代，人类发明了氟利昂，这种物质化学性质稳定，对人体安全性高，一度被作为制冷剂和发泡剂广泛应用。过去的一些泡沫发胶，或者给冰箱、空调补充的“雪种”，使用的就是氟利昂。但在1974年，墨西哥化学家马里奥·莫利纳（Mario Molina）、美国化学家舍伍德·罗兰（Sherwood Rowland）等人的研究发现了氟利昂的致命缺点：释放到环境中的氟利昂会随着大气运动逐渐迁移到臭氧层，在这里受到强紫外线照射后分解，产生游离氯原子，催化臭氧的分解。

尽管氟利昂这类物质的排放是工业活动的结果，主要集中在北半球，但受损最严重的是极地上空的臭氧层。荷兰大气化学家保罗·克鲁岑（Paul Crutzen）发现，这是因为极地地区温度很低，导致水分冷凝形成极地平流层云，而这些云层中容易富集可催化臭氧分解的物质。