L'importance primordiale de l'oxygène est qu'il est essentiel à la respiration cellulaire de tous les organismes aérobies. L'oxygène a également des utilisations médicales, notamment l'oxygénothérapie, le traitement à haute pression et les combinaisons de protection conçues pour l'exploration spatiale et en haute mer. L'oxygène détruit les bactéries nocives dans le corps humain et est utilisé pour traiter les victimes du monoxyde de carbone.
L'oxygène est l'une des exigences les plus essentielles de la vie, sans laquelle les organismes sur Terre ne survivraient pas. Les organismes vivants génèrent de l'énergie à partir de la nourriture par le processus de respiration. Cela permet aux humains et aux autres organismes d'accomplir leurs tâches quotidiennes. Un métabolisme incorrect affaiblit les cellules et leur fait perdre leur immunité naturelle, les rendant vulnérables aux virus pouvant entraîner des problèmes de santé mortels. L'oxygène est utilisé dans les mitochondries pour générer de l'adénosine triphosphate lors de la phosphorylation oxydative. De plus, il est utilisé dans les hôpitaux pour les patients souffrant de difficultés respiratoires. L'oxygénothérapie augmente les niveaux d'oxygène dans le sang du patient et réduit la résistance au flux sanguin chez les patients atteints de maladies pulmonaires, ce qui allège la charge de travail du cœur. De même, les appareils respiratoires sont utilisés par les astronautes, les alpinistes et les pilotes de plongée. D'autres applications de l'oxygène incluent le traitement de l'eau et la combustion chimique.
L'oxygène est utilisé dans plusieurs applications chimiques industrielles, notamment la fabrication d'acide sulfurique, d'acide nitrique et d'autres composés. L'oxygène industriel est utilisé pour couper, souder et fondre les métaux. L'oxygène atmosphérique est utilisé pour générer de l'énergie pour les fonctions industrielles, les générateurs et les navires. Commercialement, l'oxygène est utilisé dans l'industrie sidérurgique pour fabriquer de l'acier et du fer dans les hauts fourneaux.