空气是由氧、氮、水蒸气、二氧化碳等多种气体组成的气体混合物，在正常情况下，气体分子不带电（显中性），但在射线受热及强电场的作用下，空气中的气体分子会失去一些电子，即所谓空气电离，这些失去的电子称为自由电子，它又会与其它中性分子相结合，而得到电子的气体分子带负电，称为空气负离子。组成空气的各种气体分子之中，氧气和二氧化碳分子“捕获”自由电子的能力较强，而氧在空气中所占的比例较大，因此空气电离产生自由电子大部分被氧气分子“捕获”，形成“负氧离子”，这就是通常所说的“负离子”。

负离子是在一定条件下产生的。例如，由于受强烈的紫外线和宇宙射线照射，外层电子吸收能量成为自由电子；大气中闪电、强电场，岩石、土壤中的射线也能使空气发生电离；瀑布、喷泉、海浪、雨水等会使水与空气摩擦而产生自由电子。这些自由电子，如果被氧分子捕捉后就会产生大量的负氧离子。负离子在不同的环境下“寿命”不等，在洁净空气中的寿命有几分钟，在灰尘多的地方仅几秒钟，但负离子不断消失，也不断产生。一般情况下，空气负离子的浓度晴天时比阴天多，早晨比下午多，夏季比冬季多。     
   空气中的负离子主要是负氧离子被吸入人体后，能调节神经中枢的兴奋状态，改善肺的换气功能，促进新陈代谢。它还对高血压、气喘、流感、失眠、关节炎等许多疾病有一定的治疗作用。所以，有人称它为“空气中的维生素”。

1899年，德国科学家发现空气负离子的存在。到1902年，德国科学家又肯定了空气负离子存在的生物意义，科学家最先把它用在航空领域。1932年美国第一个把负离子运用在医疗上，我国1978年在医疗上引进了负离子技术。目前，国际上很多行业都在开发和应用负离子。