Oksijen, değişik biçimlere dönüşerek doğada sürekli bir döngü içerisindedir. Havada gaz, suda ise çözünmüş olarak bulunan oksijen, serbest hâlde azottan, sonra en çok bulunan elementtir. Hayvanların ve basit yapılı bitkilerin, solunum yoluyla aldıkları oksijen hidro¬jenle birleşince su oluşur.
Su daha sonra dışarıya atılarak doğaya verilir. Ortamdaki karbon dioksit, algler ve yeşil bitkiler tarafından fotosentez yoluyla karbonhidratlara dönüştürülür, yan ürün olarak da oksijen açığa çıkar.
Dünyadaki sular, biyosferin başlıca oksijen kaynağıdır. Oksijenin yaklaşık %90' ının bu sularda yaşayan alglerce karşılandığı tespit edilmiştir. Diğer döngülerde de bazı aşamalarda oksijenin yer aldığı bilinmektedir.
Sürekli olarak petrol ve kömür gibi fosil kaynaklı yakıtların yakılmasına kara ve denizlerdeki doğal bitki örtüsünün giderek azalmasına rağmen, tarımdaki gelişmelerle birlikte artan üretim sayesinde atmosferdeki oksijen düzeyi sabit kalır.