液O2具有廣泛的工業和醫學用途。工業上制造液氧的方法是對液態空氣進行分餾。液氧的總膨脹比高達860:1，因為這個優點它在現代被廣泛應用于工業生產和軍事方面。

由于它的低溫特性，液氧會使其接觸的物質變得非常脆。液氧也是非常強的氧化劑：有機物在液氧中劇烈燃燒。一些物質若被長時間浸入液氧可能會發生爆炸，包括瀝青。

在航天工業中，液氧是一種重要的氧化劑，通常與液氫或煤油（二者作為還原劑）搭配使用。一些最早期的彈道導彈采用液氧作為氧化劑，如V2（液氧-酒精）和R-7（液氧-煤油）。在作為推進劑時，液氧能為發動機提供很高的比沖。另外，相對于另一種常見的推進劑組合四氧化二氮-偏二甲肼，液氧的幾種搭配形式清潔環保（肼類物質有劇毒）。

早期的洲際彈道導彈也曾采用液氧，但這種配置很快被放棄了，因為液氧難于貯存，必須在發射前注入導彈燃料箱。這導致導彈的反應速度降低，并容易被敵方發現。美國采用了固體火箭發動機來代替使用液氧的液體發動機，而蘇聯則在其液體導彈中使用了有毒但可貯存的肼類燃料。但由于液氧及其搭配推進劑的清潔高效，運載火箭仍然大量使用液氧作為氧化劑，包括航天飛機的主發動機和阿麗亞娜5號的第一級主發動機。

在露天爆破中可以采用液氧炸藥，但這種做法正逐漸被淘汰，因為液氧炸藥存在相當的危險性，容易引發事故。

由于液態氧在常溫下揮發很快，這種炸藥的壽命很短，一般為15～20分鐘。因此，必須在使用前臨時浸制。二次大戰前，由于硝酸鹽短缺，這種炸藥曾被廣泛使用。后來有了合成氨，硝酸鹽可以廉價大量供應了，使用液氧炸藥就不多了，到了20世紀60年代末已基本上停止使用。