La configuración de la capa electrónica del oxígeno es 1s²2s²2p⁴ y su masa molecular relativa es 31,9988. A temperatura y presión atmosférica estándar, el oxígeno es un gas incoloro, transparente, inodoro e insípido; es un poco más pesado que el aire. A una temperatura de 0 grados y una presión de 101.325 Pa, la masa de 1 m³ de oxígeno es 1,43 kg. A una temperatura de 20 grados y la presión antes mencionada, la masa de 1 m³ de oxígeno es 1,33 kg.
Cuando se enfría a -183 grados a presión atmosférica, el oxígeno se transforma en un líquido transparente y muy fluido con un tono azul cielo. Tras la evaporación, 1 kg de oxígeno líquido produce 0,75 m³ de oxígeno gaseoso, medido en condiciones de 20 grados y 101.325 Pa. Si el oxígeno líquido se enfría más a -218 grados, forma sólidos cristalinos de color azul.
Si se somete a una descarga eléctrica débil y prolongada, el oxígeno líquido se convierte parcialmente en una nueva sustancia química:-ozono líquido-un líquido azul-profundo y altamente explosivo; este proceso de transformación requiere un aporte de energía de 7,98 kJ/mol. Al igual que el nitrógeno, el oxígeno gaseoso es soluble en agua. El oxígeno también exhibe propiedades magnéticas; Es un gas paramagnético, lo que significa que las partículas que lo constituyen pueden adquirir magnetismo cuando se exponen a un campo magnético y, en consecuencia, son atraídas por los imanes. Entre los gases comunes, el oxígeno posee la susceptibilidad magnética de mayor volumen.
