食品级双氧水可广泛应用于乳品、饮料、纯净水、矿泉水、啤酒、水产品、瓜果、肉制品、豆制品等食品生产加工过程中。食品级双氧水利用其活性氧极强的氧化能力，可破坏微生物体内的原生质，从而达到灭菌消毒的目的。用食品级双氧水消毒，常用的方法有喷淋、冲洗、喷雾、浸泡、抹擦等。

在水产品、水发食品、干果、肉制品等加工过程中，可以用食品级双氧水作为加工助剂进行消毒、保鲜、防腐、漂白等。一般是将食品级双氧水原液配成3%左右浓度后直接使用，使用后再用自来水进行冲洗漂清;如果为了避免造成二次污染可以用无菌水冲洗，无菌水的配制方法：在自来水中按1：3000-5000比例加入食品级双氧水，搅拌均匀即可。

牛奶对细菌很敏感，无菌罐装机器就是通过食品级双氧水的灭菌实现牛奶的完全无菌的。因为食品级双氧水有着其它消毒产品所没有的特点：常温杀菌，杀菌广谱，杀菌速度快，容易分解且分解的产物是水和氧气，无任何残留，不会对产品、包装盒生产环境造成污染。乳品用食品级双氧水灭菌方法主要有两种：一种是浸泡法：将食品级双氧水加热到一定温度然后对包装盒或包装材料进行灭菌，这种灭菌一般在双氧水槽内进行。另一种是喷淋法：将食品级双氧水均匀的涂布或喷洒于包装材料表面，然后通过电辐射加热或热空气加热使双氧水完全蒸发，从而完成灭菌过程。