空气负离子的分子式是O2-（H2O）n，，或OH-(H2O)n,或CO4-（H2O）n。这里所说具有环保功能的空气负离子主要指前两种小分子负离子。简单的说是指带负电荷的氧离子，无色无味。空气是由无数分子、原子组成的。当空气中的分子或原子失去或获得电子后，便形成带电的粒子，称为离子；带正电荷的叫正离子，带负电荷的叫负离子。负离子是空气中一种带负电荷的气体离子，空气分子在高压或强射线的作用下被电离所产生的自由电子大部分被氧气所获得，因而，常常把空气负离子统称为“负氧离子”。负离子是一种对人体健康非常有益的远红外辐射材料，适宜人体吸收的远红外线最佳波长为9.6μm，而负离子矿物晶体辐射远红外线的波长在2-18μm范围内，且辐射功率发射密度为0.04w/cm2略高，以上数据可充分证实，负离子矿物晶体辐射的远红外线与人体协调很好，可被人体全部吸收。对于每个正负离子而言，它的寿命是短暂的，一般只存在几十分钟。空气中负离子的多少，受地理条件特殊性影响而含量不同。公园、郊区田野、海滨、湖泊、瀑布附近和森林中含量较多。因此，当人们进入上述场地的时候，头脑清新，呼吸舒畅和爽快。进入吵杂拥挤的人群，或进入空调房内，则使人感觉闷热、呼吸不畅等。一般而言，人每天需要约130亿个负离子，而我们的居室，办公室，娱乐场所等环境，只能提供约1——20亿个。这种供求之间的巨大反差，往往容易导致肺炎，气管炎的呼吸疾病。集中采暖以及冷气设备的空调系统，负离子常被驱除。合成纤维、地毯带有正电荷易吸收负离子。 钢筋、纤维板都吸收负离子。
空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧（氧自由基）、减少过多活性氧对人体的危害；中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降，使空气得到净化。