大氣中的氣體分子在電離的情況下會帶上正電荷或者負電荷，呈離子狀態。森林中負氧離子產生的機理主要如下所述。

 1，大氣中的氧分子受紫外線，宇宙射線，雷電，風暴及空氣等因素誘導發生電離，生成負氧離子。

 2，水的噴筒電效應，森林中溪澗的跌失，瀑布的沖擊使水滴破碎，水分子裂解失去電子而成為正離子，而周圍空氣中的氧分子捕獲這些電子而成為負氧離子。這種效應被稱為噴筒電效應。

 3，許多植物的莖，皮，葉等器官或組織分化成針狀結構，會發生尖端放電而產生負氧離子；另外，一些樹木和花草所分泌出的芳香類物質能促進空氣電離而產生豐富的負氧離子。