Syra är en färglös, luktfri och smaklös gas som är svagt löslig (1,2 kubikmeter per 39,4 kubikmeter vatten) vid rumstemperatur. Den är betydligt mer löslig i vissa organiska lösningsmedel, såsom etylalkohol, koltetraklorid och bensen. Syre är mindre lösligt i havsvatten än i rent vatten, även om det fortfarande är tillräckligt lösligt för att marina organismer ska kunna överleva.
Syre finns i tre allotropa former, monatomärt syre (O), diatomärt syre (O2) och triatomärt syre (O3). Den första av dessa former kallas ibland för nasalt syre och den sista är mer allmänt känd som ozon. Under de flesta omständigheter i naturen dominerar den diatomära formen av syre. I den övre delen av stratosfären orsakar solenergin dock en nedbrytning av den diatomära formen till den monatomära formen, som sedan kan rekombineras med diatomära molekyler för att bilda ozon. Förekomsten av ozon i jordens atmosfär är avgörande för livets överlevnad på jorden eftersom denna allotrop har en tendens att absorbera ultraviolett strålning som annars skulle vara skadlig eller till och med dödlig för både växt- och djurliv på planetens yta.
Vissa forskare är nu oroliga för en eventuell nedbrytning av ozonskiktet i den övre stratosfären. Det finns starka bevis för att vissa syntetiska kemikalier, t.ex. freoner och föreningar som kallas klorfluorkarboner (CFC), kan orsaka förstörelse av ozonmolekyler i atmosfären. Den mest accepterade teorin säger att solstrålning får sådana kemikalier att brytas sönder och släpper ut en fri kloratom i stratosfären. Denna kloratom reagerar sedan med ozonmolekyler och omvandlar dem till tvåatomiga syremolekyler. En av de störande aspekterna av denna teori är att den antyder att en enda kloratom kan orsaka nedbrytning av många tusen ozonmolekyler.
Den miljörisk som denna serie av reaktioner innebär är att nivån av ultraviolett strålning som når jorden förväntas öka när allt fler ozonmolekyler förstörs. Ultraviolett strålning har satts i samband med ett antal biologiska problem för växter, djur och människor, inklusive en ökning av hudcancer och ögonproblem. Som svar på detta hot har de flesta av världens länder kommit överens om att minska mängden freoner, klorfluorkarboner och andra ozonnedbrytande kemikalier som produceras och säljs varje år.