Атмосферски кисеоник је потребан свим копненим и воденим биљкама и животињама за дисање: разградњу органских једињења за угљеник и енергију неопходну за одржавање и раст ћелија. Биљке и животиње затим враћају кисеоник у атмосферу, тло или воду, мада кисеоник има више путева, пре свега интеракцијом са другим молекулима у тлу и води.
Ваздух, земљиште и вода
Земљина атмосфера има концентрацију кисеоника од 21 процента и елемент се брзо креће између биљака, животиња и атмосфере фотосинтезом и дисањем. У води се кисеоник креће много спорије, па потрошња кисеоника дисањем често премашује производњу фотосинтезом, што резултира дневним померањима концентрација раствореног кисеоника. Слично томе, продирање кисеоника у засићено земљиште је много спорије него у суво, што доводи до различитих концентрација кисеоника у различитим деловима тла. То, пак, утиче на даљи транспорт кисеоника.
Фотосинтеза
При фотосинтези, атмосферски угљен-диоксид се претвара у глукозу унутар лишћа биљака. Кисеоник је нуспродукт фотосинтезе и биљке га ослобађају у атмосферу. Такође се може ослободити кроз коренов систем, пружајући земљиште кисеоник. Потопљена водена вегетација и фитопланктони ослобађају кисеоник створен током фотосинтезе у воду. И копнени и водени
биљке производе кисеоник доступан за дисање другим биљкама и животињама.Дисање
Респирација је ћелијски процес који изводе и биљке и животиње. Током дисања, молекуларни кисеоник се користи за разградњу органских једињења угљеника. Код животиња овај угљеник долази из хране коју конзумирају, док се угљен у биљкама добија током фотосинтезе. Респирација за коју је потребан кисеоник назива се аеробно дисање и састоји се од електрона који прихватају кисеоник из угљеника. Елементи који нису кисеоник могу се користити за прихватање електрона од угљеника, мада су мање ефикасни.
Анаеробно дисање
Кисеоник даје највише енергије биљкама, животињама и микробима током дисања. Међутим, када се потроши сав кисеоник у води или засићеном тлу, неки микроби могу заменити друге једињења за кисеоник, укључујући гвожђе, манган, нитрат и сулфат, у процесу познатом као анаеробни дисање. Анаеробно дисање је уобичајено у мочварним земљиштима, која су често поплављена и имају ниже концентрације кисеоника од сувијих тла. Када се кисеоник врати у земљу или воду, аеробно дисање поново започиње.