Sauerstoff ist das häufigste Element in der Erdkruste und das zentrale Gas für jede Verbrennung und jede biologische Atmung. Bei Raumtemperatur ist er ein farbloses, geruchloses Gas mit einer Dichte von etwa 1,429 g/L, chemisch reaktionsfreudig und in der Lage, mit nahezu jedem Element Oxide zu bilden. Sein größter industrieller Verbrauch ist der Aufblas-Sauerstoff im Stahlkonverter: In das Schmelzbad eingeblasener reiner Sauerstoff oxidiert überschüssigen Kohlenstoff, Silicium, Mangan und Phosphor weg und verwandelt Roheisen direkt in Stahl – dies ist der grundlegende Grund, warum Sauerstoffaufblaskonverter die Siemens-Martin-Öfen verdrängt haben. Die chemische Industrie nutzt reinen oder sauerstoffangereicherten Luftstrom zur Herstellung von Ammoniak, zur Ethylenoxid-Synthese durch Ethylenoxidation, für Synthesegas aus Kohle und zur Verbrennung organischer Abfälle, wodurch sich Reaktionseffizienz erhöht und der Energieverbrauch sinkt.
Medizinischer Sauerstoff wird in der Notfallversorgung, bei der Anästhesie, in großer Höhe und bei Patienten mit chronischen Atemwegserkrankungen eingesetzt; zentrale Krankenhaus-Sauerstoffversorgung und Heim-Sauerstoffkonzentratoren sind zum Standard geworden. Schweiß- und Schneidwerkstätten nutzen Acetylen-Sauerstoff- und Propan-Sauerstoff-Flammen, um Metalle zu schmelzen oder zu trennen, was das wichtigste Verfahren beim Auf- und Abbau von Stahlkonstruktionen vor Ort ist. In der Wasser- und Abwasserbehandlung ist die Reinsauerstoffbelüftung effizienter als Luft und wird für hochbelastetes organisches Abwasser und die Sanierung von Flüssen eingesetzt. Die Luft- und Raumfahrt nutzt flüssigen Sauerstoff als häufigsten Raketenoxidator, kombiniert mit flüssigem Wasserstoff, Kerosin oder Methan, um hohen Schub zu erzielen. Sauerstoff wird zudem stark beim Glasschmelzen, bei der Zellstoffbleiche, bei der Siliciumdioxid-Herstellung und beim Sauerstoffbefüllen von Reifen verbraucht.
Siliciumdioxid (SiO2) ist der Hauptbestandteil von Quarz, Sand und Bergkristall und der grundlegende Rohstoff für Glas, Zement, Keramik und die Siliciumherstellung sowie das Kernmaterial für optische Linsen, Glasfasern und Quarztiegel. Wasser (H2O) ist die klassische Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff und deckt Trinkwasser, Bewässerung, Kühlung, Stromerzeugung und chemische Lösungsmittel in praktisch allen Branchen ab. Eisen(III)-oxid (Fe2O3) ist Hämatit: das wichtigste Eisenerz für die Verhüttung und in Form des Eisenoxidrot-Pigments verwendet in roten Farben, farbigem Asphalt, Bodenfliesen und Keramikglasuren. Weitere häufige Sauerstoffverbindungen sind Schwefeldioxid (SO2), das vor allem aus Kohleverbrennung und Vulkanen stammt und zugleich Rohstoff der Schwefelsäureindustrie ist, sowie Kohlendioxid (CO2), das breit in kohlensäurehaltigen Getränken, als Schweißschutzgas, zur Gewächshausdüngung und in Trockeneis-Kühlketten verwendet wird.
