Entende-se por Ciclo do oxigênio o movimento do oxigênio entre os seus três reservatórios principais: a atmosfera (os gases que rodeiam a superfície da Terra), a biosfera (os organismos vivos e o seu ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da Terra).

Este ciclo é mantido por processos geológicos, físicos, hidrológicos e biológicos, que movem diferentes elementos de um depósito a outro. O oxigênio molecular (O₂) compõe cerca de 21% da atmosfera terrestre. Este oxigênio satisfaz as necessidades de todos os organismos terrestres que o respiram no seu metabolismo.

O principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese, que regula a relação gás carbônico/gás oxigênio na atmosfera.

Enquanto a respiração, a decomposição e a combustão consomem oxigênio, a fotossíntese repõe o gás na atmosfera.

Esses processos estao relacionados à construção de compostos de carbonos (fotossíntese) e a degradação de compostos de carbonos (respiração, decomposição) .

O oxigênio é o elemento mais abundante em massa na crosta terrestre e nos oceanos e o segundo na atmosfera, pertencente ao grupo dos Calcogênios, pertencente ao grupo 6A da tabela periódica, constituindo aproximadamente 21 % da composição da atmosfera, 46,7% da crosta terrestre e, dos oceanos em torno de 87%.

Na atmosfera, encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio molecular (O₂), dióxido de carbono (CO₂), ozônio (O₃), dióxido de nitrogênio (NO₂), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO₂), etc.

O oxigênio pode ser encontrado na atmosfera sob várias formas. Seja na forma de oxigênio molecular (O2) ou em composição com outros elementos (CO₂, NO₂, SO₂, etc.) o fato é que o oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos oceanos (99,5% do oxigênio está contida ali) e o segundo mais abundante na atmosfera (0,49% do oxigênio existente está na atmosfera, os outros 0.01% estão contidos nos seres vivos). O ciclo de transformações do oxigênio por estes reservatórios (atmosfera, oceano e crosta terrestre) constitui o chamado ciclo do oxigênio  que é mantido por processos biológicos, físicos, geológicos e hidrológicos.

A principal forma de produção do oxigênio é a fotossíntese  realizada por todas as plantas clorofiladas, algas e algumas bactérias. A fotossíntese é um processo pela qual as plantas transformam água e gás carbônico na presença de luz e clorofila em compostos orgânicos bem mais energéticos e oxigênio.

Luz 6H₂O + 6CO₂ --> 6O₂ + C₆H₁₂O₆ Glicose

Embora as plantas consumam parte deste oxigênio em sua própria respiração a quantidade produzida pela fotossíntese pode ser 30 vezes maior do que a consumida. Este foi um dos fatores que possibilitaram o surgimento de todas as formas de vida que temos hoje no planeta e o principal repositor de oxigênio para a atmosfera.

Outra forma de produção do oxigênio é a fotólise: reação pela qual a radiação ultravioleta que entra na atmosfera decompõe a água atmosférica em óxido de azoto.

2H₂O + energia --> 4H + O₂

O principal meio de consumo do oxigênio no ciclo do carbono é por meio da respiração dos seres vivos. As plantas utilizarão o oxigênio para realizar a fotossíntese como já foi referido e os animais o utilizarão em seu metabolismo.

{CH₂O} + O₂ --> CO₂ + H₂O

Outra forma de consumo do oxigênio é a decomposição da matéria orgânica e a oxidação de minerais em exposição. Um exemplo de oxidação é a ferrugem .