공기 중에 부피비로 약 21% 들어 있는 기체 원소. 지구상에 가장 많이 존재하는 비금속 원소로, 물이나 규산염 등의 화합물로서 지각의 질량의 2분의 1 이상을 차지하고 있다.

1774년에 영국의 프리스틀리에 의해서 발견되었다. 원소 기호는 O이고, 원자 번호는 8, 원자량 은 16.00이며, 분자식은 O₂이다.

실험실에서는 이산화망간을 촉매로 하여 과산화수소를 분해하거나 염소산칼륨과 이산화망간의 혼합물을 가열할 때 나오는 기체를 수상 치환으로 모은다. 공업적으로는 액체 공기를 분별 증류하거나 물을 전기 분해하여 (＋)극에서 발생하는 산소를 모은다.

색깔, 냄새, 맛이 없는 기체로서 공기보다 약간 무거우며, 공기를 1로 하였을 때의 비중은 약 1.11이고, 산소 1ℓ의 질량은 0℃, 1 기압에서 1.429g이다.

1 기압에서 -183℃까지 냉각시키면 푸른색을 띤 액체(액체 산소)로 되고, 더욱 온도를 내려 -218.8℃로 하면 응고하여 푸른색의 고체로 된다. 물에는 거의 녹지 않는데, 0℃, 1 기압에서 물 1ℓ에 대하여 4.9㎖ 녹고, 20℃ 에서 3.1㎖ 녹는다.

물질을 연소시키는 성질(조연성)이 있는데, 산소 속에서는 대부분의 물질이 연소한다. 화학적으로는 대단히 활발한 원소로서 금, 은, 백금 등의 귀금속 원소 및 헬륨, 네온, 아르곤 등의 비활성 기체, 염소, 브롬 등의 할로겐 원소를 제외한 모든 원소와 화합한다. 산소와 화합하는 것을 산화(酸化)라 하며, 산화로 생기는 물질을 산화물이라고 한다.

산소는 인간을 비롯하여 동물의 호흡에 없어서는 안 될 중요한 물질이다. 곧 허파나 아가미로 받아들인 산소는 혈액의 적혈구에 녹아 들어가서 몸 속으로 운반되어, 직접 세포에 산소를 공급함과 동시에 음식물을 산화(연소)하여 열을 발생시켜서 체온을 유지하고 생명을 유지시키는 에너지 의 근원으로 된다. 따라서 산소가 없으면 생명을 유지할 수 없다.

그 밖에 강철을 만들 때 철 속의 불순물을 없애는 데에 쓰이며, 로켓의 추진 연료로도 이용된다.

또 산수소 불꽃(약 2,500℃)이나 산소-아세틸렌 불꽃(약 3,000℃)으로 금속의 용접과 절단에 쓰이기도 하고, 높은 압력으로 봄베 에 채워 넣어 환자들의 의료용으로도 쓰인다.

또 물 속이나 높은 산에서 활동할 때의 산소 보급용으로도 쓰인다.