Sauerstoff wurde schon vor seiner Entdeckung im Jahr 1774 von mehreren Chemikern hergestellt, aber sie erkannten ihn nicht als eigenständiges Element. Joseph Priestley und Carl Wilhelm Scheele entdeckten beide unabhängig voneinander Sauerstoff, aber Priestly wird gewöhnlich die Entdeckung zugeschrieben. Beide waren in der Lage, Sauerstoff durch Erhitzen von Quecksilberoxid (HgO) herzustellen. Priestley nannte das in seinen Experimenten erzeugte Gas „dephlogierte Luft“ und Scheele nannte seine „Feuerluft“. Der Name Sauerstoff wurde von Antoine Lavoisier kreiert, der fälschlicherweise glaubte, dass Sauerstoff zur Bildung aller Säuren notwendig sei.

Sauerstoff ist das dritthäufigste Element im Universum und macht fast 21 % der Erdatmosphäre aus. Sauerstoff macht fast die Hälfte der Masse der Erdkruste, zwei Drittel der Masse des menschlichen Körpers und neun Zehntel der Masse des Wassers aus. Große Mengen an Sauerstoff können aus verflüssigter Luft durch ein Verfahren gewonnen werden, das als fraktionierte Destillation bekannt ist. Sauerstoff kann auch durch die Elektrolyse von Wasser oder durch Erhitzen von Kaliumchlorat (KClO3) hergestellt werden.

Sauerstoff ist ein hochreaktives Element und kann sich mit den meisten anderen Elementen verbinden. Es wird von den meisten lebenden Organismen und für die meisten Formen der Verbrennung benötigt. Verunreinigungen in geschmolzenem Roheisen werden mit Strömen von Hochdruck-Sauerstoff weggebrannt, um Stahl zu erzeugen. Sauerstoff kann auch mit Acetylen (C2H2) kombiniert werden, um eine extrem heiße Flamme zu erzeugen, die zum Schweißen verwendet wird. Flüssiger Sauerstoff ergibt in Verbindung mit flüssigem Wasserstoff einen hervorragenden Raketentreibstoff. Ozon (O3) bildet eine dünne, schützende Schicht um die Erde, die die Oberfläche vor der ultravioletten Strahlung der Sonne abschirmt. Sauerstoff ist auch ein Bestandteil von Hunderttausenden von organischen Verbindungen.