El oxígeno forma un enlace iónico con elementos como el sodio y el calcio y un enlace covalente con elementos como el carbono, el nitrógeno, el hidrógeno y el mismo. El gas oxígeno ordinario consiste en dos átomos de oxígeno unidos covalentemente, mientras que el ozono consta de tres.
Debido a la disposición del oxígeno a formar enlaces con metales, hidrógeno y carbono, el gas oxígeno es extremadamente reactivo, y la oxidación de los hidrocarburos produce calor rápidamente en un proceso llamado combustión. Los enlaces de hidrógeno también se forman entre el hidrógeno y el oxígeno, incluso cuando el oxígeno ya está unido covalentemente a otros átomos de hidrógeno, como en el agua. Estas uniones son la razón por la cual el agua sigue siendo un líquido en un amplio rango de temperatura.
