无色无味气体，熔点218.8℃，沸点-183.1℃，相对密度1.14（-183℃，水=1），相对蒸气密度1.43（空气=1），饱和蒸气压506.62kPa（-164℃），临界温度-118.95℃，临界压力5.08MPa，辛醇/水分配系数：0.65。 大气中体积分数：20.95%（约21%）。
同素异形体：臭氧（O3），四聚氧（O4），红氧（O8）。 氧气的物理常数性质条件或符号单位数据气体密度 克/立方厘米0.001331液体密度 千克/升1.141气体比重空气=1 1.105摩尔体积标准状况升/摩尔22.39溶解热 千焦/摩尔0.44气化热 千焦/摩尔6.82介电常数20℃，1大气压 1.0004947+2液氧介电常数-193℃ 1.507折射系数0℃，1大气压 1.000271磁感性20℃立方厘米/克106.2迁移率正离子 负离子平方厘米/伏.秒 平方厘米伏.秒1.32 1.83扩散系数（同种气体中）0℃，133.3Pa 正离子 负离子平方厘米/伏.秒 平方厘米/伏.秒21.3 32.0在水中的分子扩散系数20℃平方厘米/伏.时6.7×10-2电离能氧分子千焦/摩尔1165.9表格参考资料来源：高纯气体 氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外，大部分的元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。氧气具有助燃性，氧化性。 与金属的反应 化学方程式现象与钾的反应 4K+O2=2K2O 钾的表面变暗 2K+O2=K2O2 K+O2=KO2（超氧化钾） 与钠的反应 4Na+O2=2Na2O 钠的表面变暗 产生黄色火焰，放出大量的热，生成淡黄色粉末 与镁的反应 2Mg+O2=点燃=2MgO 剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色粉末状固体。 与铝的反应 4Al+3O2=点燃=2Al2O3 发出明亮的光，放出热量，生成白色固体。 与铁的反应 （铁锈的形成） 3Fe+2O2=点燃=Fe3O4 红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。 与锌的反应 2Zn+O2=点燃=2ZnO 与铜的反应 加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。与非金属的反应 化学方程式 现象 与氢气的反应 2H2+O2=点燃=2H2O 安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰，生成水并放出大量的热。 与碳的反应 C+O2=点燃=CO2 剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。 2C+O2=点燃=2CO （氧气不充足时） 与硫的反应 S+O2=点燃=SO2 在空气中燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰；在纯氧中燃烧得更旺，发出蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体 。该气体能使澄清石灰水变浑浊，且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色，褪色的品红溶液加热后颜色又恢复为红色。 与红磷的反应 4P+5O2=点燃=2P2O5 发出耀眼白光，放热，生成大量白烟。 与白磷的反应 白磷在空气中自燃，发光发热，生成白烟。 与氮气的反应 N2+O2=高温或放电=2NO 与有机物的反应如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。
气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰，放出大量的热，生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。 甲烷 CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O 乙烯 C2H4+3O2=点燃=2CO2+2H2O 乙炔 2C2H2+5O2=点燃=4CO2+2H2O 苯 2C6H6+15O2=点燃=12CO2+6H2O 在空气中燃烧时，火焰明亮并有浓黑烟。甲醇 2CH3OH+3O2=点燃=2CO2+4H2O 乙醇 CH3CH2OH+3O2=点燃=2CO2+3H2O 烃的燃烧通式 =点燃=xCO2+2yH2O
（通式完成后应注意化简！下同） 碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式 4CxHyOz+（4x+y-2z）O2=点燃=4xCO2+2yH2O 乙醇被氧气氧化
此反应包含两个步骤：
氯仿与氧气的反应 2CHCl3+O2=2COCl2（光气）+2HCl 其它有氧气参加的化学反应 硫化氢的燃烧 2H2S+3O2（过量）=点燃=2H2O+2SO2
2H2S+O2（少量）=点燃=2H2O+2S 煅烧黄铁矿 4FeS2+11O2=高温=2Fe2O3+8SO2 二氧化硫的催化氧化 2SO2+O2←催化剂，△→2SO3 空气中硫酸酸雨的形成 2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 氨在纯氧中的燃烧 4NH3+3O2（纯）=点燃=2N2+6H2O 氨的催化氧化 一氧化氮与氧气的反应 2NO+O2=2NO2 转化为臭氧的反应3O2=放电=2O3（该反应为可逆反应）
