Unsur ini terdapat dalam hampir kesemua biomolekul yang penting kepada, atau dijana oleh, kehidupan. Hanya beberapa biomolekul kompleks biasa, seperti skualena dan karotena, yang tidak mengandungi oksigen. Daripada sebatian organik dengan perkaitan biologi, karbohidrat mengandungi bahagian terbesar dengan jisim oksigen (kira-kira 50%). Semua lemak, asid lemak, asid amino dan protein mengandungi oksigen (disebabkan oleh kehadiran kumpulan karbonil dalam asid ini dan sisa esternya). Tambahan pula, tujuh daripada asid amino yang digabungkan ke dalam protein, mempunyai oksigen yang digabungkan ke dalam rantai sampingannya juga. Oksigen juga terdapat dalam kumpulan fosfat (PO43−) dalam molekul pembawa tenaga utama: ATP dan ADP, dalam tulang belakang dan purina (kecuali adenina) serta pirimidina di RNA dan DNA, dan dalam tulang sebagai kalsium fosfat dan hidroksilapatit.