Der Schmelzpunkt von Sauerstoff beträgt 54,8 Kelvin, was -218,35 Grad Celsius oder -361,03 Grad Fahrenheit entspricht. Sauerstoff schmilzt bei einer so niedrigen Temperatur, dass gefrorener Sauerstoff in der Umwelt natürlicherweise nicht vorkommt .
Der Siedepunkt von Sauerstoff, bei dem der Sauerstoff von einer Flüssigkeit in ein Gas übergeht, beträgt 90,2 Kelvin (-182,95 Celsius, -297,31 Fahrenheit); Flüssiger Sauerstoff, wie fester Sauerstoff, existiert natürlich nicht. Sauerstoff kommt als Gas in der Umwelt vor und macht dort etwa 20 Volumenprozent der Erdatmosphäre aus. Sauerstoff kommt auch in Wasser gelöst vor, wo er von Wasserpflanzen und -tieren verbraucht wird.