液氧具有廣泛的工業和醫學用途。工業上制造液氧的方法是對液態空氣進行 分餾。液氧的總 膨脹比高達860:1，因為這個優點它在現代被廣泛應用于工業生產和軍事方面。
在航天工業中，它是一種重要的氧化劑，通常與液氫或煤油（二者作為還原劑）搭配使用。一些較早期的彈道導彈采用液氧作為氧化劑，如V2和R-7。在作為推進劑時，液氧能為發動機提供很高的比沖。另外，相對于另一種常見的推進劑組合 四氧化二氮- 偏二甲肼，它的幾種搭配形式清潔環保（肼類物質有劇毒）。
早期的彈道導彈也曾采用液氧，但這種配置很快被放棄了，因為液氧難于貯存，在發射前注入導彈燃料箱。這導致導彈的 反應速度降低，并容易被敵方發現。美國采用了固體火箭發動機來代替使用其液體發動機，而蘇聯則在其液體導彈中使用了有毒但可貯存的肼類燃料。但由于液氧及其搭配推進劑的清潔效率高，運載火箭仍然大量使用它來作為氧化劑，包括航天飛機的主發動機和阿麗亞娜5號的主發動機。
液態氧也可以用于醫療，例如當人煤氣中毒，急需大量氧氣時，便要用液氧的鋼瓶給人輸氧，由于是液態的，比相同質量的氣態氧氣所占的空間小得多。同理，做深海考察時，佩戴液氧鋼瓶更適合。
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