Vì độ âm điện cao của nó, ôxy tạo thành các liên kết hóa học với phần lớn các nguyên tố khác (đây chính là nguồn gốc của định nghĩa nguyên thủy của từ ôxy hóa). Các nguyên tố duy nhất có thể tránh không bị ôxy hóa chỉ là một số khí trơ. Phổ biến nhất trong số các ôxít tất nhiên là hiđrô ôxít, hay nước (H2O). Các chất khác cũng được nhắc đến nhiều là hợp chất của cacbon và ôxy, như cacbon điôxít (CO2), các chất như rượu (R-OH), anđêhit (R-CHO), và axít cacboxylic (R-COOH). Các gốc ôxy hóa như clorat (ClO3−), peclorat (ClO4−), crômat (CrO42−), đicrômat (Cr2O72−), pemanganat (MnO4−), và nitrat (NO3−) là những chất ôxy hóa rất mạnh. Rất nhiều kim loại như sắt chẳng hạn liên kết với các nguyên tử ôxy, tạo thành ôxít sắt (III) (Fe2O3). Ôzôn (O3) được tạo thành trong quá trình phóng tĩnh điện với sự có mặt của ôxy phân tử. Ôxy phân tử đôi (O2)2 hiện nay đã biết và tìm thấy như là một phần nhỏ trong ôxy lỏng. Các êpôxít là các ête trong đó nguyên tử ôxy là một phần của vòng gồm ba nguyên tử.