L'oxygène est l'élément le plus abondant de la croûte terrestre et le gaz central de toute combustion comme de la respiration biologique. À température ambiante, c'est un gaz incolore et inodore, de masse volumique voisine de 1,429 g/L, chimiquement réactif et capable de former des oxydes avec presque tous les éléments. Sa plus grande consommation industrielle est l'oxygène soufflé par le haut dans les convertisseurs sidérurgiques : injecté pur dans le bain de fusion, il oxyde l'excès de carbone, de silicium, de manganèse et de phosphore et transforme directement la fonte en acier ; c'est la raison fondamentale pour laquelle les convertisseurs à oxygène basiques ont remplacé les fours Martin. L'industrie chimique utilise de l'oxygène pur ou de l'air enrichi en oxygène pour produire de l'ammoniac, de l'oxyde d'éthylène par oxydation de l'éthylène, du gaz de synthèse issu du charbon et l'incinération des déchets organiques, autant de procédés qui améliorent le rendement réactionnel et réduisent la consommation d'énergie.
L'oxygène médical est utilisé en urgence, en anesthésie, en altitude et chez les patients atteints de maladies respiratoires chroniques ; la distribution centralisée d'oxygène à l'hôpital et les concentrateurs d'oxygène à domicile sont devenus la norme. Les ateliers de soudage et de découpage emploient les flammes oxyacétyléniques et oxypropane pour fondre ou sectionner les métaux, méthode principale pour le montage et la démolition de structures métalliques sur site. Dans le traitement des eaux et des eaux usées, l'aération à l'oxygène pur est plus efficace que l'air et s'applique aux effluents organiques très chargés et à la restauration des rivières. L'aérospatiale utilise l'oxygène liquide comme oxydant de fusée le plus courant, associé à l'hydrogène liquide, au kérosène ou au méthane pour fournir une poussée élevée. L'oxygène est également très consommé pour la fusion du verre, le blanchiment des pâtes, la production de silice et le gonflage des pneus.
Le dioxyde de silicium (SiO2) est le composant principal du quartz, du sable et du cristal de roche ; c'est la matière première de base du verre, du ciment, de la céramique et de la fabrication du silicium, ainsi que le matériau central des lentilles optiques, des fibres optiques et des creusets de quartz. L'eau (H2O) est le composé classique de l'hydrogène et de l'oxygène : elle couvre la boisson, l'irrigation, le refroidissement, la production d'électricité et les solvants chimiques dans pratiquement tous les secteurs. L'oxyde de fer(III) (Fe2O3) est l'hématite : c'est le principal minerai utilisé pour produire la fonte et, sous forme de pigment rouge d'oxyde de fer, il entre dans les peintures rouges, les enrobés colorés, les carrelages et les glaçures céramiques. Parmi les autres composés oxygénés courants figurent le dioxyde de soufre (SO2), issu surtout de la combustion du charbon et des volcans et matière première de l'industrie de l'acide sulfurique, et le dioxyde de carbone (CO2), largement employé dans les boissons gazeuses, les gaz de protection pour le soudage, la fertilisation sous serre et les chaînes du froid à glace carbonique.
