Die chemische Oxidation von organischen Schadstoffen ist hocheffizient und erfolgt sehr rasch, z. B. werden Trichlorethen oder Benzen innerhalb von Minuten bis zu 90 % zerstört. Die gebräuchlichsten Oxidationsmittel zur Grundwassersanierung sind Wasserstoffperoxid, Ozon und Kaliumpermanganat. Der Eintrag der Oxidationsmittel kann einmalig über Bohrungen bzw. Injektionslanzen oder mehrmalig, z. B. über Brunnen, in das Grundwasser eingebracht werden. Das Hauptproblem besteht darin, das Oxidationsmittel an den Ort des Schadstoffes zu bekommen. Zu beachten sind konkurierende Oxidationsreaktionen (z. B. bei hohen Eisenkonzentration)