O uso da atmosfera modificada com gás ozônio (O3) vem sendo destacado como uma tecnologia potencial para controle de insetos-praga de grãos armazenados. Sendo uma alternativa ecologicamente correta e economicamente viável, capaz de manter a qualidade dos grãos. Objetivou-se, com este estudo, avaliar a toxicidade do ozônio sobre Z. subfasciatus em grãos de feijão-fava, determinar a taxa instantânea de crescimento populacional (ri) destes insetos expostos a tempos-letais e subletais ao ozônio e avaliar o efeito da ri nas características físicas e fisiológicas dos grãos de feijão-fava. A toxicidade do ozônio para Z. subfasciatus foi determinada por meio de estimativas dos tempos de exposição letais para 50 e 95% dos insetos adultos (TL50 e TL95). O ozônio foi aplicado na concentração de 1,61 mg L-1 e fluxo contínuo de 2 L min-1. Os grãos foram ozonizados no interior de uma câmara de fumigação confeccionado de PVC com 20 cm de diâmetro e 100 cm de altura. A toxicidade foi determinada na camada superior e na camada basal da coluna de grãos. Para determinar a taxa instantânea de crescimento (ri), os grãos e os insetos foram expostos ao gás ozônio e ao oxigênio (controle) nos períodos de exposição correspondentes aos tempos-letais que foram obtidos no bioensaio de toxicidade: (TL0= 0; TL10= 4,07; TL30= 6,21; TL50= 8,32; TL70=11,15 e TL95= 20,86 h). A avaliação das características qualitativas foi feita nos grãos de feijão-fava utilizados nos bioensaios de taxa instantânea de crescimento, após 35 dias de armazenamento, no qual foram avaliados o teor de água nos grãos, o peso hectolitro, a condutividade elétrica e o potencial de germinação. O período de exposição para controlar 50% (TL50) dos insetos foram de 8,32 e 5,11 h, respectivamente, quando os insetos foram distribuídos na camada superior e camada basal da câmara de fumigação. Para controlar 95% (TL95) dos insetos, esses períodos de exposição foram de 20,86 e 15,06 h, quando os insetos foram submetidos, respectivamente, a camada superior e camada basal da câmara de fumigação. Os tempos necessários para matar 50 e 95% dos insetos foram reduzidos com a diminuição da distância entre as gaiolas contendo os insetos e o ponto de injeção do gás ozônio. A taxa instantânea de crescimento de Z. subfasciatus foi influenciada significativamente pelos tratamentos com o gás ozônio e tratamento controle. A taxa instantânea de crescimento de Z. subfasciatus decresceu à medida que se elevou o período de exposição dos grãos de feijão-fava ao gás ozônio. A ri de Z. subfasciatus reduziu de 0,077 para 0,002, no tratamento com o gás ozônio. Em geral, o tratamento controle apresentou valores médios de ri estatisticamente superior, em relação ao tratamento com o gás ozônio. O ozônio apresentou toxicidade sobre Z. subfasciatus em grãos de feijão-fava e influenciou na taxa instantânea de crescimento populacional dos insetos. O ozônio tem potencial para ser utilizado no controle de Z. subfasciatus em grãos armazenados.