Ionizirani zrak je zrak u kojem je sadržaj kisika dobio električni naboj pri čemu ima ili negativan naboj zbog prisutnosti jednog ili više dodatnih elektrona po molekuli kisika ili pozitivan naboj zbog prisutnosti manjeg od normalnog broja elektrona po molekuli. Većina sustava za pročišćavanje zraka koji tvrde da ioniziraju zrak daju negativan naboj molekulama kisika. To omogućuje molekulama da djeluju kao prirodni atraktori za čestice prašine i onečišćujuće tvari u zraku i služe kao oblik općeg sredstva za čišćenje u zatvorenim okruženjima. Ionizirani zrak također je izraženiji u prirodi nakon kiše i oluje s grmljavinom, što objašnjava zašto nebo često izgleda svjetlije i jasnije nakon što oluja prođe nego što je uobičajeno po suhom, sunčanom danu.
Ideja koja stoji iza korištenja ionizacije za pročišćavanje zraka općenito se pripisuje Aleksandru Čiževskom, ruskom znanstveniku iz 20. stoljeća koji je osnovao područje istraživanja poznato kao aero-ionizacija za istraživanje učinaka ioniziranog zraka na živa bića. U svojim ranim dvadesetima izumio je prvu verziju sustava za ioniziranje zraka poznatog kao Chizhevsky luster. Luster je prvobitno izgrađen 1918. godine i bio je uređaj koji je pretvarao statički elektricitet prisutan u zraku u upotrebljivu električnu energiju u rasponu od oko 40 volti. Također poznat kao Chizhevsky ES-DC Generator ili generator elektrostatičke istosmjerne struje, bio je sposoban generirati više razine energije, a pritom je također ionizirao zrak oko sebe.
Postoje kontroverze oko sigurnosti i vrijednosti ioniziranih zračnih sustava, jer se u procesu punjenja molekula kisika stvaraju i male razine ozona. Prisutnost ozona u zraku, koji je trostruko vezana molekula kisika O3, može biti opasna jer je snažno oksidacijsko sredstvo. Poznato je da ozon ubija bakterije i klice u zraku, ali se na istim razinama smatra otrovnim plinom za izlaganje ljudi. Poznato je da su dnevne prosječne vrijednosti iznad 0.1 dijela na milijun (ppm) ili 0.2 mg/m3 štetne za ljudski dišni sustav i tjelesni sustav za osjet mirisa.
Testovi tipičnih sustava za pročišćavanje zraka 2005. otkrili su da mnogi od njih proizvode koncentracije ozona od 26 do 300 dijelova na milijardu (ppb) unutar volumena prostora do dva inča (5.08 centimetara) izvan strojeva. Ove koncentracije mogu biti štetne za osobe slabog zdravlja koje takve uređaje postavljaju uz krevet ili stolove za čitanje i stalno su im izložene dok rade. Agencija za zaštitu okoliša (EPA) u Sjedinjenim Državama ocijenila je razinu izloženosti ozonu opasnom ako je iznad 80 ppb tijekom osam sati.
Ionizirani zrak također nije inherentno sposoban vezati se za sve vrste molekula, a testovi su pokazali da alergeni u zraku kao što su pelud, unutarnja prašina, perut kućnih ljubimaca i dim nisu učinkovito uklonjeni takvim uređajima jer negativni ion kisika neće cirkulirati i vezati za njih iz raznih razloga. To je značajno ograničenje uređaja, jer ih često kupuju ljudi koji pate od astme i alergija u nadi da će im takva tehnologija ublažiti simptome. Unatoč tim ograničenjima, od 2005. u SAD-u, ionizirani zračni sustavi činili su 25% ukupne prodaje tehnologije za čišćenje zraka koju su ljudi kupili za pročišćavanje zraka u svojim domovima.