宇宙では水素、ヘリウムに次いで3番目に多くの質量を占め、ケイ素量を10⁶としたときの比率は2.38×10⁷である。地球地殻の元素では質量がもっとも多く、47パーセントが酸素である。気体の酸素分子は大気の体積の20.95パーセント、質量で23パーセントを占める。酸素は、地球の地殻（質量比で約46.7パーセント）およびマントルにもっとも多く含まれている元素であり、多くは岩石中に酸化物・ケイ酸塩・炭酸塩などの形で存在する。地球外でも酸素は多く存在している。おもな存在形態である氷は地球のほか、惑星や、彗星、小惑星などにも見られる。火星の極には二酸化炭素が固体のドライアイスとして存在している。星が生まれる元となる分子雲では、一酸化炭素が分子の中で2番目に存在量の多い分子である。酸素の起源は恒星核におけるヘリウムの核融合であり、酸素のスペクトルが検出される恒星も存在している。
酸素は、フッ素に次いで2番目に電気陰性度が大きいため酸化力が強く、ほとんどの元素と発熱反応を起こして化合物を作る。1962年以降には希ガスであるキセノンも、酸素と化合して三酸化キセノン（XeO₃）などの化合物を作ることがわかった。
約90Kで液体、約54Kで青みがかった固体となる。ダイヤモンドアンビルセルなどで100万気圧を超えた高圧下では金属光沢を持ち、125万気圧、0.6Kでは超伝導金属となる。また、助燃性がある。
電気陰性度が大きいため反応性に富み、ほかのほとんどの元素と化合物（特に酸化物）を作る。標準状態では2個の酸素原子が二重結合した無味無臭無色透明の二原子分子である酸素分子O₂として存在する。
スウェーデンの薬剤師、カール・ヴィルヘルム・シェーレが1771年に初めて見つけた。しかし、これはすぐに公にされず、その後1774年にジョゼフ・プリーストリーがそれとは独立して見つけたあとに広く知られるようになった。そのため、化学史上の発見者はプリーストリーとされている。酸素は発見当初、「酸を生む物」と誤解され、ギリシャ語のoxys（酸）とgenen（生む）を合わせた名称で呼ばれていた。これは、アントワーヌ・ラヴォアジエが、酸素が「酸を生む物」であると誤解して、oxygène（仏語）と名付けたことに由来する。英語でも「oxygen（オキシジェン）」、独語でも「Sauerstoff（ザウアーシュトッフ）」といい、日本語でもこれらを宇田川榕菴が直訳して「酸素」と呼んだ。一方、中国語圏では「酸」という字を用いず、「氧」（中国語読み：ヤン、ピンイン：yǎng、日本語読み：よう）という字をあて、氧や氧氣（ようき）という。
建造中に放棄されたらしい本級が、人工惑星・木星として登場している（詳細は後述）。最終回で、遺跡として先端が破損したように見える状態のヱルトリウムが赤い天の川のあった宇宙域から発見される。未だ凍結中であるのか、それとも何らかの意図を持って行動を起こさなかったのか、すでに何らかのトラブルで起き上がることもできず死蔵された状態にあるのか、その点については明言されていない。
地球帰還後は、テクノロジーと地球を守る目的ですべての艦隊・各種兵器・乗組員を含んだ艦隊ごと凍結されており、タシロ艦長やユング・フロイトも冷凍冬眠の状態にある。その際、副長が機械化された。凍結状態とはいえ自動装置による防衛が働いており、何者の解凍も寄せ付けない。だが、非常時には副長の判断によってタシロたちが冬眠から起こされ、ブリッジに呼び出されている。『グレートアトラクター編』の終盤ではシリウス星系にワープアウトし、宇宙怪獣（宇宙超獣）を串刺しにしてグレート・ガンバスターを回収する活躍を見せる。当初、この凍結艦隊は地球の衛星軌道上にあったが、のちに赤い天の川へ移動したと推測され、太陽系からは見えなくなっていた。
天文学で言う公転は、ある天体が系の重心の周りを周回することを指す。たとえば、「地球は太陽の周りを公転している」などと言う。系の重心に恒星が存在する場合、この星を主星と呼び、公転する星を伴星と呼ぶ。また、惑星の周囲を衛星が周回する場合や渦巻銀河の内部で恒星が周回する運動も公転と呼ぶ。公転運動の重心に常に天体が存在するとは限らない。例えば質量の差が大きくない2つの恒星が連星を作っているような場合には、系の重心は2つの星の間に位置する。また、公転する物体は恒星や惑星、衛星に限らず、塵やガスなどが公転している系も数多く存在する。太陽系の例では、木星、土星、天王星などの惑星の環は塵や氷などの小さな粒子からできていて、これらの粒子がそれぞれの惑星の周りを公転しているものと考えられている。ブラックホールなどでは、吸い込まれる物質がブラックホールの周囲に集まって公転運動を行い、円盤を形成する。これを降着円盤という。公転運動の元となる重力源の質量が重力源から公転天体までの距離によらず一定の場合には、公転周期の2乗が軌道長半径の3乗に比例するというケプラーの第三法則が成り立つ。銀河内部の恒星の公転運動などの場合には、銀河の物質が銀河中心からの距離に従って連続的に分布しているため、恒星の公転運動は銀河中心からその恒星の位置までの間に分布している銀河物質全体からの重力で決まる。天体自らがコマのように回転している事は、自転という。火星の公転の見え方は実際の火星の動きとは異なっていて、きれいな楕円形を描くようには見えない。これは地球の公転と火星の公転の速さが違うためである。