1772년 스웨덴의 화학자 카를 셸레는 잘게 부순 연망가니즈석을 진한 황산에 녹이고 가열하여 산소를 얻는 데 성공하였고, 영국의 화학자 죠셉 프리스틀리는 1774년에 볼록 렌즈로 태양 광선을 모아 적색 산화수은에 쬐어서 산소를 얻어 냈다. 프리스틀리는 그가 얻은 기체가 물에는 녹지않고, 다른 물질의 연소를 도우며, 생물의 호흡을 돕는 등의 성질이 있다는 것을 확인하고 새로운 공기라고 명명하였으나 더 이상 진전을 하지 못하였다. 그후 프랑스의 과학자 앙투안 라부아지에는 프리스틀리의 연구를 계속한 결과 이 독특한 기체가 새로운 원소라고 인정하였다. 1778년 라부아지에는 이 새로운 기체 속에서는 연소 생성물 대부분이 산의 성질을 갖는다는 사실을 알고 그리스어의 '신맛이 있다’는 뜻의 oxys와 '생성된다’는 뜻의 gennao를 합쳐 oxygen이라고 이름붙였다.

산소는 색, 맛, 냄새가 없고 물에 조금 녹는 공기보다 무거운 기체이다. 지각의 49.2%, 바다의 88.9%를 구성하는 요소이며 공기 중 전체 부피의 약 21％를 차지하며 질소기체(78%) 다음으로 많다. 산소기체 자체는 타지않지만 다른 물질이 타는 것을 도우며(조연성), 반응성이 매우 커서 할로겐을 제외한 거의 모든 원소와 반응하여 산화물을 만든다. 어떤 물질이 빛과 열을 내면서 격렬하게 산소와 반응하는 연소는 빠른 산화의 일종이며, 철과 같은 금속이 습기가 있을 때 공기 중의 산소와 결합하여 부식되는 것은 느린 산화로 볼 수 있다. 동·식물의 생활과 밀접한 관계가 있으며, 산소의 존재 없이 동물은 생명을 유지할 수 없다. 산소를 강하게 가열하면 원자상태의 산소를 소량 생성하며 공기 중에서 무성방전(無聲放電)을 하거나, 원자외선을 조사하면 동소체인 오존이 생성된다. 액체 산소는 약간 푸르스름한 색을 띠며 금속을 산소 용접할 때나 산소 호흡 등에 쓰인다.

대기권의 상층부에서 자외선에 의해 분해된 산소원자가 산소분자가 결합하여 생성된다. 대기권 상층부의 오존은 자외선을 흡수하여 지구를 보호하는 역할을 한다. 공기오염으로 인해 지표면 부근에 오존의 양이 많아지면 '오존주의보'가 발령되는데, 대기권 밖의 오존과 달리 지표면 가까이에 존재하는 오존은 호흡기와 폐에 나쁜 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

호흡을 통해 몸 속으로 들어온 산소는 영양분을 태워 에너지를 얻을 수 있게 하며, 혈액 속에 녹아 몸 전체에 공급된다. 산소는 각종 화학 공업·야금(冶金) 등에서 대량으로 사용된다. 암모니아합성, 그밖의 합성화학공업에서의 원료 가스 제조에, 특히 철강 관계 노공업(爐工業)에서 사용량이 많다. 그밖에 산수소염(酸水素炎)·산소아세틸렌염 등으로 금속의 용접·절단 등, 액체산소 폭약·흡입·로켓추진제 등의 용도도 많다. 운반용에는 액체산소가 주로 사용되며, 의약용 산소흡입에서는 30부피%로 해서 쓰인다.