燃焼と空気の間には何らかの関係があるのでは、と行われたもっとも古い実験のひとつは、紀元前2世紀の古代ギリシアのビザンチウムのフィロンが著した『プネウマティカ（Pneumatica）』に記録されている。器に据えた蝋燭を灯してガラスの壷を上から被せ、壷の口が漬かるまで器に水を満たす。すると、壷の中へ水が吸い上がる様子を観察することができた。フィロンは、壷の中の空気が「四大元素の火」に変換され、これが壷のガラス壁を透過して逃げたと考えた。それから遥か時代が下った中世のルネサンス期に、レオナルド・ダ・ヴィンチはフィロンの実験に考察を加え、燃焼や呼吸を通じて空気が一部消費されると考えた。17世紀後半にロバート・ボイルは、燃焼には空気が必要不可欠であることを立証した。これをジョン・メーヨーは、必要なものは彼が「硝気精（spiritus nitroaereus、nitroaereus）」と名づけた空気の構成要素だという説を提唱した。メイヨーの実験はフィロンと同じように水で封じた逆さの容器にそれぞれ蝋燭とマウスを入れ、どちらも水位が14分の1程度上昇したことを確認した。これから、メイヨーは燃焼と呼吸のいずれでも硝気精が消費されるとの確証を得た。またメイヨーは、アンチモンを加熱すると質量が増えることも確認し、これは金属に硝気精が結合したためと考えた。呼吸については、硝気精は肺の中で空気から取り出されて血液に受け渡され、動物の体温や筋肉の動きを生み出す反応に使われると考察し、1668年に発表した。
標準状態において一般の酸素は、2つの酸素原子が縮退した三重項の電子配置で化学結合した分子構造（三重項酸素分子）を持つ無色無臭の気体である。この結合次数は2であり、一般に二重結合、または1個の2電子結合と2個の3電子結合と表記される。三重項酸素分子とは電子の全スピン量子数が1となる状態で、具体的には2つの不対電子が酸素分子に2つあるπ*反結合性軌道をひとつずつ占め、しかも同じ向きのスピンを取っている。このとき、酸素分子のエネルギーは基底状態にある。また、酸素分子の二重結合は反結合軌道にも電子が存在するため、結合軌道のみで電子を充足させる三重結合の窒素よりも安定さは下がり、また、2つの電子が対を作らずビラジカルとして存在するため、結果として酸素分子は窒素分子よりも少ないエネルギーでほかの物質と反応しやすくなる。通常の三重項酸素分子は常磁性を持つ。これは、不対電子のスピン磁気モーメント（スピンの向きが同じ電子がπ*反結合性軌道に入る）とふたつの酸素分子間に働く交換相互作用による。液体酸素は磁石に吸いつけられ、実験では磁極間で自重を支えるに充分強い橋を作るほどである。これに対し、外部から高エネルギーが加わり不対電子のひとつがスピンを逆方向へ変え、全スピン量子数が0となった酸素を一重項酸素といい、有機化合物との反応性が高い。自然界で一重項酸素は、光合成の過程で水から作られたり、対流圏で短波長の光によってオゾンの分解から発生したり、または免疫システムの中で活性酸素の原料として用いられたりする。
酸素分子（英: dioxygen、化学式：は、常温常圧では無色無臭で助燃性をもつ気体として存在する。分子量32.00、沸点-183℃（90K）、融点-218.9℃（54.3K）。水100グラムに溶解する量は0℃で6.945ミリグラム、25℃で3.931ミリグラム、50℃で2.657ミリグラム。液体酸素は淡青色を示し、比重は1.14である。基底状態の三重項状態では不対電子を持つため常磁性体である。また活性酸素の一種で反磁性である励起状態の一重項酸素も存在する。
奈良県北西部では戦前から住宅地開発の機運が高まっていた。この中で帝塚山学園の設立と、1942年の学園前駅の設置が行われている。しかし、戦前に行われたのは菖蒲池駅南側の開発程度に留まった。戦後、近畿日本鉄道の主導により住宅地開発が本格化した。例えば、1960年までに学園前駅付近の学園南、学園北、百楽園、公団学園前団地、登美ヶ丘の住宅地が誕生している。当時、学園前では宅地開発の波が学園前駅の北方、南方へ広がりつつあった。1962年、近畿日本鉄道自動車局により学園前駅と住宅地を結ぶバス路線が、西郊住宅 - 学園前駅 - 登美ヶ丘（現、登美ヶ丘一丁目）間で運行を開始した。住民は徒歩での移動に苦労が多いため、住宅地の開発を主導した近畿日本鉄道に対してバスの運行を要請していたのである。奈良県北西部は丘陵地帯であるがため、開発された住宅地には坂が付き物であった。例えば、1960年当時、学園前駅付近の住宅地は駅から1.5km圏内に所在したが、駅に向かう道は坂道で、特に雨天の徒歩移動は未舗装の道がぬかるむため往生したという。雨天時は長靴を履いて徒歩で学園前駅に向かい、駅に長靴を預けて、別途持参した靴に履き替えて通勤したという話が残っている。1年後の1963年、西郊住宅 - 学園前駅 - 登美ヶ丘間のバス路線は近畿日本鉄道から奈良交通に移管され、学園前駅 - 西郊住宅間、学園前駅 - 大和文華館 - 西郊住宅間、学園前駅 - 登美ヶ丘三丁目間の3路線に再編された。