Die chemische Reaktion von Sauerstoff mit einem chemischen Element wird Oxidation genannt. Diese chemische Verbindung kommt am häufigsten vor: Man braucht Sauerstoff zum Beispiel für Verbrennungen. Aus Sauerstoff und Metallen werden Metalloxide, aus Sauerstoff und Nichtmetallen Nichtmetalloxide. Zu Letzteren zählt Kohlenstoff, der mit Sauerstoff zu Kohlendioxid wird. Ist viel Sauerstoff vorhanden und liegt das andere Element in einer sehr feinen Form vor, können die exothermen Reaktionen sehr stark ablaufen. Völlig ohne Flammen oder Funken hingegen gehen langsame Oxidationen vonstatten, etwa die von Wasser, Eisen und Sauerstoff: Auch Rosten ist eine Oxidation. Auch der menschliche Körper nutzt die chemische Reaktion: Durch das Verbrennen des Kohlenstoffs aus der Nahrung hält er seine Temperatur.