許多化學工藝過程利用空氣中的氧作氧化劑與燃料或其他物質(zhì)進行化學反應，但也可采用純氧，其優(yōu)點是反應快，反應氣體的處理量大，尾氣排放量小，回收率提高，環(huán)境污染減少。 化肥工業(yè)中，氨合成氣可以采用燃料（煤、重油、天然氣等）與氧和水蒸氣在轉化爐中生產(chǎn)。合成氣為氫和一氧化碳的混合氣，其中的一氧化碳經(jīng)變換后可生成更多的氫和二氧化碳。除去二氧化碳后的氫可用于制造氨、脂肪加氫和石油氫化裂解等化學反應。以氫和一氧化碳為主的合成氣經(jīng)凈化后也可直接用于合成甲醇。

氧和天然氣經(jīng)部分氧化可轉化為乙炔、乙烯或丙烯。乙烯也能被部分氧化為環(huán)氧乙烷。

在硫酸和硝酸生產(chǎn)過程中用氧可以強化生產(chǎn)、降低總能耗和減少投資。

將四氯化鈦在高溫氧氣中燃燒可以制取二氧化鈦（鈦白粉），后者是顏料工業(yè)的主要原料。仔細控制燃燒過程的加氧量，可提高二氧化鈦的產(chǎn)量和質(zhì)量。 氧氣漂白是造紙工業(yè)上一種無公害的紙漿制造工藝，它消除了用氯氣漂白產(chǎn)生的大量污水，使有關化學品的耗量下降，提高了紙的白度穩(wěn)定性。 以石油烴為原料，經(jīng)分子篩脫蠟，在親石油的微生物作用下，加氧發(fā)酵石油烴可以合成人造蛋白。