Xenon ist ein Edelgas mit einer Gasdichte von 5,894 g/L und einem Schmelzpunkt von -112 °C; in der Luft nur in Spuren vorhanden, wird es durch Tieftemperaturdestillation flüssiger Luft gewonnen, doch seine einzigartigen Lumineszenz- und Ionisationseigenschaften machen es in mehreren Hightech-Bereichen unersetzlich. Die Beleuchtung ist seine traditionelle Anwendung: Hochdruck-Xenonlampen strahlen nahezu sonnenlichtähnliche Farbe mit hoher korrelierter Farbtemperatur und ausgezeichneter Farbwiedergabe ab und dominieren daher Kinoprojektoren, Kfz-HID-Scheinwerfer, OP-Leuchten und Suchscheinwerfer; Xenon-Blitzröhren treiben fotografisches Aufhelllicht, stroboskopische Drehzahlmessung und Laserpumpen an. In der Luft- und Raumfahrt nutzen Xenon-Ionentriebwerke Xenon als Treibmittel, ionisieren es und beschleunigen die Ionen durch Hochspannungsgitter; mit einem spezifischen Impuls weit über chemischen Raketen und einem niedrigen, aber monatelang anhaltenden Schub sind sie zum Standard für die Bahnregelung von Kommunikationssatelliten und für Deep-Space-Sonden geworden. In der Medizin wurde Xenon als Inhalationsanästhetikum untersucht, weil es wirksam ist, schnell an- und abflutet und den Kreislauf kaum beeinträchtigt. Flüssiges Xenon ist mit seiner hohen Dichte und hohen Szintillationsausbeute das Targetmaterial für Zeitprojektionskammern in Experimenten zur direkten Detektion Dunkler Materie und in Neutrinoexperimenten. Xenon speist zudem Excimerlaser und Teilchenphysikdetektoren.
Xenon galt lange als völlig inert, bis 1962 die erste Edelgasverbindung synthetisiert wurde. Xenondifluorid (XeF2), die am leichtesten zugängliche und am besten untersuchte Xenonverbindung, ist ein weißer Kristall, der in Wasser langsam hydrolysiert; in Halbleiterfabriken dient es als selektives Ätzmittel für Silicium und Siliciumdioxid sowie als Fluorierungs- und Oxidationsreagenz. Xenontetrafluorid (XeF4) und Xenonhexafluorid (XeF6) sind starke Fluorierungsmittel; XeF6 wird bei der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoff genutzt, um Uran in flüchtiges Uranhexafluorid für die Gaszentrifugen-Isotopentrennung umzuwandeln. Xenontrioxid (XeO3) ist ein starkes Oxidationsmittel und ein empfindlicher Sprengstoff, der in wässriger Lösung nur kurz besteht und vor allem in der oxidativen Laborchemie verwendet wird. Perxenate wie Natriumperxenat (Na4XeO6) gehören zu den stärksten bekannten festen Oxidationsmitteln. Excimere wie XeCl und XeF sind die Verstärkungsmedien von Excimerlasern, die in der Halbleiterlithografie und der Augenchirurgie eingesetzt werden.
