O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência da água ozonizada como agente antimicrobiano, e sua influência no processo de oxidação lipídica durante o processamento da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus). Amostras de tilápia inteira, e filés de tilápia foram lavadas com água sem ozônio (0 ppm - controle) e com água ozonizada (0,5; 1,0; 1,5 ppm) durante 0; 5; 10; e 15 minutos de imersão. A temperatura da água foi mantida em 11°C durante todo experimento. Parâmetros microbiológicos (contagem total de mesófilos, contagem de Staphylococcus aureus coag. positiva, coliformes termotolerantes e presença de Salmonella sp.) e físico-químicos (pH, cor, TBA) foram avaliados durante 0; 5; 10; e 15 min. de imersão em água ozonizada (0,5; 1,0; 1,5 ppm), a fim de verificar diminuição da carga microbiológica e possíveis alterações de pH, cor do filé, e oxidação lipídica (TBA). A atuação mais efetiva da água ozonizada na superfície da tilápia foi com a concentração de 1,5 ppm, reduzindo as populações inicias de bactérias mesófilas em 91,78%. A concentração de 1,5 ppm foi eficiente aos 5 minutos, reduzindo 71,23%. Na lavagem do filé com 1,5 ppm apresentou a maior redução de bactérias mesófilas 70,19%. A água ozonizada não demonstrou influência no pH e na cor dos filés, no entanto, os resultados demonstraram aumento dos valores de TBA na concentração de 1,5 ppm e no tempo de 15 min (1,19 mg MA/kg), demonstrando que ocorreu oxidação lipídica, mas inferior aos limites que os deixam impróprios para o consumo. A água ozonizada foi eficiente na redução da carga microbiana do pescado durante o processamento, desta forma podendo melhorar a qualidade de armazenamento e consequentemente aumentar a vida de prateleira dos produtos.