Sauerstoff ist ein leicht lösliches Element, das für biologische Funktionen, insbesondere die Atmung, von entscheidender Bedeutung ist. Er macht etwa 16 bis 21 Prozent der Erdatmosphäre aus, kann eingeatmet und in Kohlendioxid umgewandelt werden, um die Zellen aerober Organismen. Die meisten Tiere und Pflanzen auf der Erde benötigen Sauerstoff zum Überleben. Im Allgemeinen wandeln Pflanzen während der Atmung Kohlendioxid in Sauerstoff um und Tiere wandeln Sauerstoff in Kohlendioxid um.
Sauerstoff bildet als Element die kritischen Bestandteile der Biosphäre: Wasser, Boden und Luft. Laut der Royal Society of Chemistry macht Sauerstoff „zwei Drittel des menschlichen Körpers und neun Zehntel des Wassers“ aus. Fast die Hälfte der Erdkruste besteht aus Sauerstoffverbindungen wie Silizium. Es ist entscheidend für den Verbrennungsprozess und extrem entzündlich, wodurch Sauerstoff so potenziell destruktiv wie lebensnotwendig ist.
Die Art und Weise, wie Sauerstoff mit fast allen Elementen reagiert, hat eine Vielzahl von medizinischen und industriellen Anwendungen inspiriert. Sauerstoff wird medizinischen Patienten oft verabreicht, um Atemnot zu erleichtern. Die Stahlindustrie verwendet Sauerstoff, um Eisen in Stahl umzuwandeln und die Schweißfähigkeit von Materialien zu verbessern. In den letzten Jahren hat Sauerstoff in der Abwasserbehandlung und industriellen Abfallentsorgung Anwendung gefunden.