液氧具有廣泛的工業和醫學主要用途。在工業中,制造液氧的辦法是通過對液態空氣進行分離。液氧的總膨脹比較高達860:1,因為這優勢它在現代被廣泛應用于工業化生產和軍事上。
由于液氧的低溫特性,它會使其接觸到的化學物質變得十分脆弱。液氧是一種氧化物,能使有機化合物在其中產生猛烈地點燃。一些化學物質若被長時間浸入液氧可能發生爆炸,包括瀝青。
在航天工業中,液氧是一種重要的氧化物,通常與液氫或煤油(兩者作為氧化劑)配合使用。一些早期的巡航導彈選擇了液氧作為氧化物,例如V2巡航導彈采用了液氧和酒精,而R-7巡航導彈則采用了液氧和煤油。在作為火箭燃料時,液氧能為汽車發動機提供非常高的比沖。另外,相對于另一種常見的火箭燃料組合四氧化二氮-偏二甲肼,液氧的幾種組合形式清理環保(肼類物質有有毒)。
早期的洲際導彈也曾經采用液氧,但這種配置很快被選擇放棄,因為液氧難于貯存,須在發送前注入巡航導彈燃料箱。這導致導彈的反應速率降低,并容易被敵方發現。美國采用了固體火箭發動機代替應用液氧的液體汽車發動機,而蘇聯則則在液體巡航導彈中采用了有毒但能貯存的肼類燃料。但由于液氧及其組合火箭燃料的清潔有效,運載火箭依然廣泛使用液氧作為氧化物,包括航天飛船的主發動機和阿麗亞娜5號初級主發動機。
在露天爆破中可以采取液氧炸藥,但這種做法正在逐步被淘汰,因為液氧炸藥存有相當的風險性,容易引起事故。
由于液氧在常溫下蒸發迅速,這類炸藥的使用壽命比較短,一般為15~20分鐘。因此,需要使用前臨時性浸制。二次大戰前,由于磷酸鹽短缺,這類炸藥曾被廣泛使用。之后擁有合成氨,磷酸鹽能夠便宜大量供貨了,應用液氧炸藥也不多了,來到20世紀60年代已大部分停用。