液氧具有广泛的工业和医学用途。工业上制造液氧的方法是对液态空气进行分馏。液氧的总膨胀比高达860:1，因为这个优点它在现代被广泛应用于工业生产和军事方面。

由于它的低温特性，液氧会使其接触的物质变得非常脆。液氧也是非常强的氧化剂：有机物在液氧中剧烈燃烧。一些物质若被长时间浸入液氧可能会发生爆炸，包括沥青。

在航天工业中，液氧是一种重要的氧化剂，通常与液氢或煤油（二者作为还原剂）搭配使用。一些最早期的弹道导弹采用液氧作为氧化剂，如V2（液氧-酒精）和R-7（液氧-煤油）。在作为推进剂时，液氧能为发动机提供很高的比冲。另外，相对于另一种常见的推进剂组合四氧化二氮-偏二甲肼，液氧的几种搭配形式清洁环保（肼类物质有剧毒）。

早期的洲际弹道导弹也曾采用液氧，但这种配置很快被放弃了，因为液氧难于贮存，必须在发射前注入导弹燃料箱。这导致导弹的反应速度降低，并容易被敌方发现。美国采用了固体火箭发动机来代替使用液氧的液体发动机，而苏联则在其液体导弹中使用了有毒但可贮存的肼类燃料。但由于液氧及其搭配推进剂的清洁高效，运载火箭仍然大量使用液氧作为氧化剂，包括航天飞机的主发动机和阿丽亚娜5号的第一级主发动机。

在露天爆破中可以采用液氧炸药，但这种做法正逐渐被淘汰，因为液氧炸药存在相当的危险性，容易引发事故。

由于液态氧在常温下挥发很快，这种炸药的寿命很短，一般为15～20分钟。因此，必须在使用前临时浸制。二次大战前，由于硝酸盐短缺，这种炸药曾被广泛使用。后来有了合成氨，硝酸盐可以廉价大量供应了，使用液氧炸药就不多了，到了20世纪60年代末已基本上停止使用。