Oxygen er en farveløs, lugtfri og smagløs gas, der er let opløseligt (1,2 kubikcentimeter pr. 39,4 kubikcentimeter vand) ved stuetemperatur. Den er betydeligt mere opløselig i visse organiske opløsningsmidler, f.eks. ethylalkohol, tetrachlormethan og benzen. Ilt er mindre opløseligt i havvand end i rent vand, selv om det stadig er opløseligt nok til at støtte overlevelsen af marine organismer.
Syre findes i tre allotrope former, monatomar ilt (O), diatomar ilt (O2) og triatomar ilt (O3). Den første af disse kaldes undertiden nascent oxygen, og den sidste er mere almindeligt kendt som ozon. Under de fleste omstændigheder i naturen er den diatomare form af ilt fremherskende. I den øvre del af stratosfæren forårsager solenergi imidlertid nedbrydning af den diatomare form til den monatomare form, som derefter kan rekombineres med diatomare molekyler for at danne ozon. Tilstedeværelsen af ozon i jordens atmosfære er afgørende for livets overlevelse på jorden, da dette allotrope stof har en tendens til at absorbere ultraviolet stråling, som ellers ville være skadelig eller endog dødelig for både plante- og dyreliv på planetens overflade.
Nogle forskere er nu bekymrede over den mulige nedbrydning af ozonlaget i den øvre stratosfære. Der er stærke beviser for, at visse syntetiske kemikalier som f.eks. freoner og forbindelser, der er kendt som chlorfluorcarboner (CFC), kan være årsag til ødelæggelse af ozonmolekyler i atmosfæren. Den mest almindeligt accepterede teori siger, at solstråling får sådanne kemikalier til at gå i stykker og frigive et frit kloratom til stratosfæren. Dette kloratom reagerer derefter med ozonmolekyler og omdanner dem til toatomige iltmolekyler. Et af de foruroligende aspekter af denne teori er, at den antyder, at et enkelt kloratom kan forårsage nedbrydning af mange tusinde ozonmolekyler.
Den miljømæssige fare, som denne række af reaktioner udgør, er, at niveauet af ultraviolet stråling, der når jorden, forventes at stige, efterhånden som flere og flere ozonmolekyler bliver ødelagt. Ultraviolet stråling er blevet sat i forbindelse med en række biologiske problemer for planter, dyr og mennesker, herunder en stigning i hudkræft og i øjenproblemer. Som reaktion på denne trussel er de fleste af verdens nationer blevet enige om at reducere mængden af freoner, CFC’er og andre ozonlagsnedbrydende kemikalier, der produceres og sælges hvert år.