Το οξυγόνο είναι ένα από τα πιο άφθονα και πιο σημαντικά στοιχεία στη Γη. Πολλές από τις ιδιότητές του το καθιστούν πολύ σημαντικό για τη σύνθεση και τη συνέχεια των διαφόρων συστημάτων σε όλο το σύμπαν. Το οξυγόνο είναι ένα εξαιρετικά αντιδραστικό στοιχείο. εμπλέκεται σε μια τεράστια ποικιλία διαφορετικών χημικών αντιδράσεων και είναι απολύτως αναπόσπαστο μέρος πολλών από τις χημικές διεργασίες που συμβαίνουν ασταμάτητα γύρω και σε ολόκληρη τη Γη. Οι ειδικές ιδιότητες του οξυγόνου σε μικροσκοπικό επίπεδο, όπως η αλλοτροπία και η ηλεκτραρνητικότητα, το καθιστούν απαραίτητο για την ίδια τη ζωή και για πολλές οργανικές χημικές διεργασίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή.
Όταν συζητάμε για το οξυγόνο, είναι συνηθισμένο να αναφέρεται σε αυτό στην αέρια μορφή του, αν και υπάρχουν και άλλες μορφές. Αυτό το στοιχείο υπάρχει συνήθως ως δύο άτομα οξυγόνου που συνδέονται μεταξύ τους και υπάρχουν ως αέριο. Σε ιδιαίτερα υψηλές πιέσεις, μπορεί να συμπιεστεί σε υγρή και στερεή μορφή. Αυτό είναι σπάνιο, ωστόσο, και σπάνια συμβαίνει στη φύση. Το διατομικό οξυγόνο, γνωστό και ως μοριακό οξυγόνο, είναι άχρωμο και άοσμο. Είναι απαραίτητο για πολλές διεργασίες που συμβαίνουν στα ζωντανά πλάσματα, ειδικά στην κυτταρική αναπνοή.
Η αλλοτροπία είναι μια από τις σημαντικές ιδιότητες του οξυγόνου. Τα αλλότροπα αναφέρονται στους διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους ένα μεμονωμένο στοιχείο μπορεί να συνδυαστεί για να σχηματίσει μόρια. Το διατομικό οξυγόνο, το O2, είναι το πιο κοινό αλλοτρόπιο και το O3, το όζον, είναι μια άλλη αέρια μορφή που είναι εξαιρετικά αντιδραστική και σε αφθονία στην ατμόσφαιρα της Γης. Το O4 και το O1 είναι και τα δύο σχετικά ασταθή αλλοτρόπα. Τα άτομα O1, ειδικότερα, είναι γνωστά ως ελεύθερες ρίζες και είναι εξαιρετικά αντιδραστικά. Το στερεό οξυγόνο μπορεί να υπάρχει σε πολλές διαφορετικές μορφές, συμπεριλαμβανομένου του O8.
Υπάρχουν πολλές διαφορετικές χημικές ενώσεις που περιέχουν άτομα οξυγόνου. Το νερό, με τον χημικό τύπο H2O, είναι πιθανότατα το πιο διαδεδομένο παράδειγμα καθώς είναι ορατό σε μαζικές ποσότητες σε όλη τη Γη. Υπάρχουν πολλές ιδιότητες του οξυγόνου που το οδηγούν στην υψηλή αντιδραστικότητα και την ικανότητά του να σχηματίζει ενώσεις. Είναι, για παράδειγμα, εξαιρετικά ηλεκτραρνητικό, που σημαίνει ότι είναι σε θέση να προσελκύει ηλεκτρόνια προς τον εαυτό του. Ο χημικός δεσμός συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται ή μοιράζονται, επομένως η υψηλή ηλεκτραρνητικότητα οδηγεί γενικά σε υψηλή αντιδραστικότητα.
Η καύση είναι ένα από τα πολλά διαφορετικά είδη αντιδράσεων στις οποίες εμπλέκεται συχνά το οξυγόνο. Στις αντιδράσεις καύσης, ένα καύσιμο οξειδώνεται, που σημαίνει ότι διασπάται χημικά και μέρος του αντικαθίσταται από άτομα οξυγόνου. Αυτός είναι ο λόγος που ένα κερί σταματά να καίει όταν καλύπτεται και αφαιρείται από μια πηγή οξυγόνου. Συνήθως, κάποια αρχική πηγή ενέργειας είναι απαραίτητη για να προκληθεί μια αντίδραση καύσης. Παρόμοιες αντιδράσεις που περιλαμβάνουν οξυγόνο εμπλέκονται επίσης στις βασικές διαδικασίες παραγωγής ενέργειας στους οργανισμούς, όπως η κυτταρική αναπνοή και η φωτοσύνθεση.