n ile dolu bir tüpte kısa elektrik akımının gönderilmesiyle elde edildiği ksenon flaş lambasının keşfine götürdü. 1934'te Edgerton bu yöntemle bir mikrosaniye kadar kısa flaşlar üretebildi.

1939'da Albert R. Behnke Jr. derin su dalgıçlarında meydana gelen sarhoşluğu araştırmaya başladı. Behnke çalışmasında çeşitli solunum karışımlarının etkilerini test etti ve bunun dalgıçların derinlikteki değişimi algılamalarına sebep olduğunu keşfetti. Bu sonuçlardan sonra ksenon gazının anestetik olarak kullanılabileceği görüşüne vardı. 1941'de Rusya'da Lazharev'in görünüşte ksenon anestezisi üzerine çalışmış olmasına rağmen 1946'da ksenon anestezisini teyit eden yayımlanmış ilk raporu yazan kişi deneylerini fareler üzerinde yapan J. H. Lawrence'dır. Ksenon ilk kez 1951'de, iki hastasını başarılı bir şekilde ameliyat eden Stuart C. Cullen tarafından cerrahi anestezik olarak kullanıldı.

1960'da fizikçi John H. Reynolds, aşırı ksenon-129 bolluğunda belli başlı göktaşlarının izotopik anormallik içerdiğini keşfetti. Reynolds bunun radyoaktif iyot-129'un bir bozunum ürünü olduğu sonucuna vardı. Bu izotop cosmic ray spallation ve nükleer fisyon ile yavaşça üretilir ancak sadece süpernova patlamalarında nicel olarak üretilir. I izotopunun yarı ömrü kozmolojik zaman skalasında nispeten kısadır (16 milyon yıl). Bu da süpernovalar ile göktaşlarının I izotopunu katılaştırıp tuzakladığı zaman arasında çok kısa bir süre geçtiğinin ispatıdır. Bu iki olay (süpernova ve gaz bulutunun katılaşması) Güneş Sistemi'nin ilkel tarihi esnasında neler olduğunu göstermektedir. I izotopu büyük ihtimalle Güneş Sistemi oluşmadan önce üretildi (ancak uzun süre önce değil) ve ikinci bir kaynaktan gelen izotoplar ile güneş gazı bulutunu tohumladı. Bu süpernova kaynağı aynı zamanda güneş gazı bulutunun çöküş sebebi de olabilir.

Uzun bir süre boyunca ksenon ve diğer soy gazların tamamen kimyasal süreduran oldukları ve herhangi bir bileşik oluşturamayacakları düşünülüyordu. Ancak British Columbia Üniversitesi'nden Neil Bartlett araştırmaları esnasında platinyum heksaflorid (PtF) gazının, dioxygenyl hexafluoroplatinate (O[PtF]) oluşturulması için oksijen gazını (O) okside edebilen güçlü bir aracı yükseltici olduğunu keşfetti. O ve ksenonun birinci iyonizasyon potansiyeli neredeyse aynı olduğundan, Bartlett platinyum heksafloridin de ksenonu oksitleyebileceğini fark etti. 23 Mart 1962'de o iki gazı birleştirdi ve bilinen ilk soy gaz bileşiği ksenon heksafloroplatinatı elde etti. Bartlett bileşiğinin Xe[PtF] olduğunu düşündü ancak daha sonraki çalışmaları bunun muhtemelen ksenon içeren çeşitli tuzların karışımı olduğunu gösterdi. Bunun sonrasında başka birçok soy gaz bileşiği daha keşfedildi ve argon florohidrür (HArF), kripton diflorid (KrF) ve radon florid gibi bazı argon, kripton ve radon bileşikleri de tanımlandı.

Ksenon Dünya atmosferindeki eser gazlardandır 0.087±0.001 ppm (μL/L) veya bir başka ifadeyle yaklaşık 11.5 milyonda bir parça şeklinde bulunur. ve ayrıca bazı mineral kaynaklarından çıkarılan gazlarda da bulunur. Ksenonun Xe ve Xe gibi bazı radyoaktif türleri, nükleer reaktörlerdeki bölünebilir malzemelerin nötron ışınlaması ile üretilir.

Ksenon havanın oksijen ve azota ayrılması işleminde yan ürün olarak elde edilir. Genellikle çift aşamalı tesiste ayrımsal damıtma ile yapılan bu işlemden sonra sıvı oksijen küçük miktarda kripton ve ksenon içerir. 
İlave damıtma aşamaları ile sıvı oksijen %0,1–0,2 kripton/ksenon karışımı içerecek şekilde zenginleştirilebilir. Bu karışım silika jel üzerine adsorpsiyon veya damıtma yoluyla çıkarılır. Son olarak kripton/ksenon karışımı damıtma yöntemi ile ksenon ve kriptona ayrılabilir. Bir litre ksenonun atmosferden eldesi 220 kilowatt saat enerji gerektirir. 1998 yılı içinde Dünya çapında 5,000–7,000 m³ ksenon üretildi. Ksenon nadir bulunuşu sebebi ile diğer hafif soy gazlardan çok daha pahalıdır. 1999 yılı itibarı ile küçük miktarlar için bu gazların Avrupa piyasasındaki değerleri; ksenon için 10 €/L, kripton için 1 €/L ve neon için 0.20 €/L şeklindedir.

Ksenon Güneş atmosferinde, Dünya'da ve asteroidlerde ve kuyrukluyıldızlarda göreli olarak seyrek bulunur. Mars atmosferinde ksenonun bulunuşu Dünya'dakine benzerdir: yaklaşık olarak milyonda 0.08 parça. Yine de Xe'nin Mars'taki oranı Dünya ve Güneş'tekinden daha yüksektir. Bu izotopun radyoaktif bozunma ile oluştuğu düşünülürse, bu sonuç muhtemelen Mars'ın, gezegen formuna geldiği ilk 100 milyon yıl içinde, ilkel atmosferini yitirdiğinin belirtisi olabilir. Bunların aksine Jüpiter gezegeni atmosferinde olağandışı derecede ksenon bulunur; yaklaşık olarak Güneş'tekinden 2.6 kat daha fazladır. Bu yüksek bolluk solar nebula ısınmaya başlamadan önce, küçük gezegenlerin (planetesimal) erken ve ani artışından kaynaklanıyor olabilir (aksi durumda ksenon, planetesimal buzullarda tuzaklanamazdı), ancak bu durumun sebebi halen açıklanamamış durumdadır. Güneş Sistemi içinde bütün ksenon izotopları için nükleon fraksiyonu 1.56 × 10 veya toplam kütle içinde 64 milyonda bir parçadır.

Bir ksenon atomunun çekirdeğinde 54 proton bulunur. Standart sıcaklık ve basınçta saf ksenon gazının yoğunluğu, (Dünya atmosferinin yüzey yoğunluğu 1.217 kg/m³'ten yaklaşık 3 kat fazla) 5.761 kg/m³'tür. Sıva haldeki ksenonun yoğunluğu 3.100 g/mL'ye kadar çıkabilir (maksimum yoğunluk üçlü noktada olur). Aynı koşullar altında katı ksenonun yoğunluğu 3.640 g/cm³'tür (2.75 g/cm³ olan granitin yoğunluğundan büyüktür). Gigapaskal seviyesinde basınç uygulandığında ksenon metalik faza geçiş yapar.

Ksenon soy gaz veya asal gaz olarak isimlendirilen sıfır valanslı elementlerdendir. Element (örneğin yanma gibi) birçok kimyasal reaksiyona karşı süredurandır, çünkü en dış valans kabuğunda sekiz elektron bulunur. Bu durum sıkıca bağlı olan en dıştaki elektronların kararlı ve minimum enerji konfigürasyonunda olmasını sağlar. Yine de ksenon güçlü oksitleyiciler ile oksitlenebilir ve birçok ksenon bileşiği sentezlenebilir.

Gazlı tüplerde ksenon, gaz elektriksel boşalma ile uyarılırsa mavi ve eflatun ışık yayar.

Doğal ksenon dokuz kararlı izotoptan oluşur. On kararlı izotopu bulunan kalay dışındaki tüm elementler içinde en fazla kararlı izotopa sahip elementtir. Elementler içinde sadece ksenon ve kalay yediden fazla izotopa sahiptir. Xe, Xe ve Xe izotoplarının çift beta çözünmesine uğrayacakları öngörülür, ancak bu hiçbir zaman göslenmediği için, bu izotopların da kararlı oldukları kabul edilir. Bu kararlı formların yanında, kırkın üzerinde kararsız izotop da incelenmiştir. Yarı ömrü 16 milyon yıl olan Xe, I'nin beta çözünmesi sonucunda üretilir. Xe, Xe, Xe ve Xe, U ve Pu'nun fisyon ürünlerinden bazılarıdır. Bu yüzden bu izotoplar nükleer patlamalarda indikatör olarak kullanılır. Çeşitli ksenon izotopları, süpernova patlamalarında, çekirdeklerindeki hidrojeni tükenen ve AGB yıldız haline gelen kırmızı dev yıldızlarında, klasik nova patlamalarında ve iyot, uranyum ve plütonyum gibi elementlerin bozunumu sonucunda oluşur.

Yapay Xe izotopu nükleer fisyon reaktörlerindeki işlemlerde dikkate değer bir öneme sahiptir. Xe izotopunu termal nötronlar için büyük bir tesir kesitine sahiptir (2.6×10 barn), bu özelliği ile izotop nötron soğurucu olarak veya işlemden bir süre sonra, zincir reaksiyonu yavaşlatabilen ve durdurabilen "zehir" olarak kullanılır. Bu olay, ABD'de Manhattan Projesi çerçevesinde inşa edilen ilk nükleer reaktörlerde, plütonyum üretimi için keşfedildi.

Ksenon elementi, iki ana izotopun izleyicisi olduğu için, göktaşlarındaki ksenon izotopu oranı Güneş Sistemi'nin oluşumunun araştırılmasında önemli bir araçtır. Radyometrik tarihlemedeki iyot-ksenon yöntemi, nükleosentez ve solar nebuladaki katı maddenin yoğunlaşması arasında geçen süreyi verir. Ksenonun Xe/Xe ve Xe/Xe gibi izotop oranları da, dünyasal başkalaşımın ve ilkel gaz çıkışının anlaşılmasında önemli bir araçtır.

Ksenonun ilk bileşiği 1962'de sentezlenen ksenon heksafloroplatinattır. Bundan sonra birçok ksenon bileşiği daha keşfedildi. Bunlar arasında ksenon diflorür (XeF), ksenon tetraflorür (XeF), ksenon heksaflorür (XeF), ksenon tetroksit (XeO) ve sodium perxenate (NaXeO) gibi bileşikler yer alır. Ayrıca yüksek derecede patlayıcı bileşik ksenon trioksit de (XeO) elde edildi. Bu zamana kadar bulunan seksenden fazla ksenon bileşiği elektronegatif flor veya oksijen içerir. Diğer atomlar bağlı iken (hidrojen ve karbon gibi), onlar çoğunlukla flor veya oksijen içeren bir molekülün parçası olarak bulunurlar. Bazı ksenon bileşikleri renklidir ancak elementin çoğu bileşiği renksiz halde bulunur.

1905'de, Finlandiya'daki Helsinki Üniversitesi'ndeki bir grup bilim insanı (M. Räsänen ve ortak çalışanlar) ksenon dihidrit (HXeH) ve sonrasında ksenon hidroksit (HXeOH), hidroksenoasetilen (HXeCCH) ve diğer Xe içeren moleküllerin anıklanmasını duyurdular. Ek olarak 2008'de Khriachtchev ve diğerleri, kriyojenik ksenon matriksi dahilinde suyun ışılkesimi (fotoliz) ile HXeOXeH bileşiğinin anıklandığını bildirdiler. Ayrıca HXeOD ve DXeOH gibi döteryumlanmış ksenon molekülleri de üretilmiştir.

Ksenonun kimyasal bağ oluşturduğu bileşiklere ek olarak, ksenon atomlarının başka bir bileşiğin kristalimsi kafesi ile tuzaklandığı klatrat yapılar da oluşturabilir. Bunun bir örneği, ksenon atomlarının su moleküllerinin kafesindeki boşlukları doldurduğu, ksenon hidrattır (Xe·5.75 HO). Ayrıca hidratın döteryumlanmış örnekleri de üretilmiştir. Böyle gaz hidratlar, doğal olarak, Vostok Gölü ve Antarktik buz örtüsünün altı gibi yerlerde yüksek basınç şartları altında ortaya çıkabilir. Klatrat oluşumu, kısmi olarak ksenon, argon ve kripton damıtımında kullanıldı.

Ksenon, atomunun bir fulleren içinde hapsolduğu endohedral fulleren bileşikler de oluşturabilir. Fulleren içinde hapsolmuş ksenon atomu, Xe nükleer manyetik rezonans spektroskopisi yoluyla gözlenebilir. 
Bu tekniğin kullanılmasıyla, ksenon atomunun çevresine göre kimyasal duyarlılığına bağlı olarak, fulleren molekülü üzerindeki kimyasal reaksiyonlar analiz edilebilir. Ancak, ksenon atomu da fullerenin reak