氧氣的化學性質很活潑，除與少數貴金屬（金、鉑）以及氦、氖、氬等稀有氣體不能發行化學反應外，氧氣能與所有的金屬和非金屬元素發生化學反應，生成氧化物。大多數氧化物很穩定。在化合物中，氧的化合價通常為-2價。氧只有堿金屬過氧化物中呈現-1價目。氧與其他物質化合時，通常是異常容易且反應劇烈。其反應都為放熱反應。
1、與金屬反應
氧與第一族和第二族的金屬元素發生氧化反應時，因氧與這些金屬的電負性差值大故所生成的氧化物均為離子化合物。氧與原子量較小的金屬，如鋰、鈉、鉀等反應時，通常需要加熱到高溫條件下才能發生。
2、燃燒反應
氧氣與燃料燃燒生發生激烈的氧化反應，可達到很高的反應溫度，放出大師的熱。固體燃料的主要可燃成人是碳，燃燒后的主要生成物是二氧化碳。當氧氣不足時，碳不能完全燃燒，燃燒后將生成部分一氧化碳。
3、與非金屬反應
氧氣除與煤及烴類等燃料的燃燒反應外，與其他非金屬幾乎都能發生化學反應，這些化學反應通常在高溫下進行，反應很激烈。一般以燃燒或爆炸的發生。國氧氣與非金屬的電負性差值較小，因此所生成的化合物都含有共價鍵，并且反應后的產物均以分子形式存在。
4、與化合物反應
氧氣還可以與無機化合物、有機化合物，甚至惰性氣體的化合物發生化學反應，使這些化合通過進一步氧化，成為穩定的氧化物。
5、生化反應
在生命過程中，生長、發育、繁殖、組織等機體的一切活動都需要能量。機體必須不斷地產生能源物質的氧化過程。