ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบของบรรยากาศประมาณ 20.9% การหมุนเวียนของออกซิเจนจะเกิดควบคู่ไปกับคาร์บอน ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงของสิ่งมีชีวิต จะมีการผลิตก๊าซออกซิเจนเข้าสู่บรรยากาศในขณะที่มีการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อสิ่งมีชีวิตหายใจ ก๊าซออกซิเจนในบรรยากาศจะถูกใช้ ส่วนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ถูกผลิตออกมา ในมหาสมุทร แพลงค์ตอนพืชเป็นผู้ผลิตก๊าซออกซิเจนจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ก๊าซออกซิเจนที่ได้ถูกนำไปใช้ในการหายใจและการย่อยสลาย สารอินทรีย์ที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบอาจถูกทับถมในดินตะกอนจนกลายเป็นหิน ออกซิเจนในรูปนี้จะกลับสู่บรรยากาศเมื่อเกิดการผุกร่อนของหินซึ่งอาจจะอยู่ในรูปก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรือก๊าซออกซิเจน