超臨界水是指在溫度和壓力分別超過臨界狀態溫度374℃和臨界壓力22MPa時水處于超臨界狀態。在超臨界狀態下，水就會處于一種既不同于氣態，也不同于液態和固態的新的流體態一超臨界狀態，水的許多性質都發生很大的變化。在室溫下，水因分子間存在大量氫鍵而具有較高的介電常數，而在超臨界狀態下，水的密度很低，氫鍵不存在或只有少量殘存的氫鍵，所以，超臨界水具有低的介電常數、高的擴散性和快的傳輸能力。這些性能的極大變化使超臨界水具有很好的溶劑化特征，可與戊烷、苯、甲苯等有機物以任意比例相混溶，同時，一些只能少量溶于普通水的氧氣、空氣、氫氣和氨氣等也可以完全溶于超臨界水中。
由于超臨界水對有機物和氧氣都是極好的溶劑，因此，有機物的氧化可以在富氧的均一相中進行，反應不會因相間轉移而受限制。同時，高的反應溫度(建議采用范圍為400-6001℃)也使反應速度加快，可以在很短時間內有效的破壞有機物結構。
超臨界水氧化法可用于各種有毒有害廢水、廢物的處理，對于大多數難降解有機物均能有很高去除率。有試驗表明，有機碳含量在27000～33000mg/L之間的有機廢水經超臨界水氧化法處理，有機碳的破壞率超過99.97%，并且所有有機物都轉化為二氧化碳和無機物。
