Las plantas absorben dióxido de carbono y expulsan oxígeno mediante la fotosíntesis, mientras que los animales respiran oxígeno y expulsan el dióxido de carbono. Conocido como el ciclo del oxígeno, este uso reflejado del dióxido de carbono y el oxígeno tiene algunas excepciones.
Durante el día, las plantas absorben agua de sus raíces y dióxido de carbono a través de pequeños poros, los estomas y las hojas. El calor del sol provoca la fotosíntesis en las partes verdes de la planta que contienen clorofila. Un producto de la fotosíntesis es el azúcar, que la planta utiliza como alimento inmediatamente o se almacena en las raíces u otros tejidos. También se produce oxígeno, que se libera de nuevo a la atmósfera. Las plantas acuáticas liberan oxígeno en el agua.
Por la noche, el proceso de respiración de una planta se invierte. Los estomas extraen oxígeno del aire y liberan dióxido de carbono. Sin la energía del sol, las plantas no pueden fotosintetizar los alimentos. Necesitan el oxígeno para descomponer los carbohidratos almacenados y mantener su metabolismo.
Los animales necesitan oxígeno, noche y día. Los animales terrestres tienen pulmones que respiran aire y extraen oxígeno. Los mamíferos marinos también respiran de esta manera. Los peces y otros animales que viven completamente bajo el agua usualmente tienen branquias. El agua se lava sobre las branquias y se extrae oxígeno.
A partir de 2015, una criatura del género Spinoloricus, que vive en sedimentos en el fondo del mar Mediterráneo, es el único animal multicelular descubierto que sobrevive sin oxígeno.
