Ôxy có thể là một chất độc khi nó có áp suất thành phần được nâng cao. Để dễ hiểu có thể giải thích nôm na là thông thường ôxy chiếm khoảng 21% thể tích của không khí. Nếu có thể tăng lượng ôxy này lên thành 50% thì không khí khi đó sẽ không tốt cho sự hô hấp.

Một vài dẫn xuất của ôxy, như ôzôn (O3), hiđrô perôxít H2O2 (nước ôxy già), các gốc hiđrôxyl và superôxít, cũng là những chất độc mạnh. Cơ thể động vật nói chung và con người nói riêng có cơ chế để tự bảo vệ chống lại các chất độc này. Ví dụ, glutathion có nguồn gốc tự nhiên có thể phản ứng như một chất chống ôxy hóa, cũng giống như bilirubin là chất tách ra được từ hemoglobin. Các nguồn có chứa nhiều ôxy xúc tiến sự cháy nhanh và vì vậy là vật nguy hiểm về cháy nổ với sự có mặt của các nhiên liệu. Điều này cũng đúng với các hợp chất của ôxy như clorat, peclorat, đicrômat, v.v. Các hợp chất với khả năng ôxy hóa cao thông thường có thể gây ra bỏng hóa học.

Đám cháy đã giết chết phi hành đoàn của tàu Apollo 1 trong khi phóng thử, đã lan quá nhanh vì áp suất của ôxy nguyên chất được sử dụng khi đó là bằng áp suất khí quyển bình thường thay vì chỉ là một phần ba lẽ ra được sử dụng cho phóng thật. (Xem thêm áp suất thành phần.)