La importancia principal del oxígeno es que es fundamental para la respiración celular en todos los organismos aeróbicos. El oxígeno también tiene usos médicos que incluyen terapia de oxígeno, tratamiento de alta presión y trajes de protección para el espacio y la exploración de aguas profundas. El oxígeno destruye las bacterias dañinas en los cuerpos humanos y se usa para tratar a las víctimas del monóxido de carbono.
El oxígeno es uno de los requisitos más esenciales de la vida, sin el cual los organismos en la Tierra no sobrevivirían. Los organismos vivos generan energía de los alimentos a través del proceso de respiración. Esto permite a los humanos y otros organismos realizar sus tareas diarias. El metabolismo inadecuado debilita las células y hace que pierdan inmunidad natural, haciéndolas susceptibles a los virus que pueden conducir a condiciones de salud fatales. El oxígeno se usa en las mitocondrias para generar trifosfato de adenosina durante la fosforilación oxidativa. Además, se utiliza en hospitales para pacientes con dificultades respiratorias. La terapia de oxígeno aumenta los niveles de oxígeno en la sangre del paciente y reduce la resistencia al flujo sanguíneo en pacientes con enfermedades relacionadas con los pulmones, lo que facilita la carga de trabajo en el corazón. De manera similar, los astronautas, montañeros y conductores de buceo utilizan aparatos de respiración. Otras aplicaciones del oxígeno incluyen el tratamiento de agua y la combustión química.
El oxígeno se utiliza en varias aplicaciones químicas industriales, incluida la fabricación de ácido sulfúrico, ácido nítrico y otros compuestos. El oxígeno industrial se utiliza para cortar, soldar y fundir metales. El oxígeno atmosférico se utiliza para generar energía para funciones industriales, generadores y barcos. Comercialmente, el oxígeno se utiliza en la industria del acero para fabricar acero y hierro en altos hornos.