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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。