La differenza fondamentale tra ossigeno atomico e ossigeno molecolare è che l'ossigeno atomico è altamente reattivo e non esiste nell'atmosfera così com'è mentre l'ossigeno molecolare è meno reattivo ed esiste nell'atmosfera così com'è. Inoltre, l'ossigeno atomico è un radicale libero avente il simbolo O (3P) mentre l'ossigeno molecolare è un ossigeno biatomico avente il simbolo O 2.
L'ossigeno è un elemento chimico avente il numero atomico 8. Ma quando ci riferiamo all'ossigeno di uso comune, parliamo di ossigeno molecolare che respiriamo. Ha due atomi di ossigeno legati tra loro tramite legame covalente. L'ossigeno atomico ha un atomo di ossigeno. Pertanto, non può esistere come una singola specie chimica a causa della sua elevata reattività.