1661年英国化学家波义耳(Robert Boyle，)发现燃烧离不开空气，有的物质可以在真空中燃烧(如炸药)，是因为这些物质内含有与空气类似的“活化蒸汽”(即氧)。
德国化学家贝歇尔(Johann Joachim Becller)和他的学生施塔尔(Georg Ernst Stalll)创立了“燃素学说”。燃素学说认为，物质燃烧时，有一种易燃元素分解出来；与燃烧有关的一切化学反应都是物体吸收或释放这种“燃素”的过程。燃素学说在1650—1775年流行了100多年，在化学史上称为“燃素时期”。
1773年，瑞典化学家舍勒(Karl Wilhelm Scheele)在加热硝酸钾、硝酸镁、碳酸银、碳酸汞和氧化汞的时候，意外发现了一种气体。接着，他把黑锰矿同浓硫酸放在一起加热，也产生了一种气体。他还发现，把一种物质放在这种新发现的气体中燃烧之后，这种气体便同物质里面的“燃素”结合而消失了，所以把这种气体叫作“火气”。舍勒把他的研究成果发表在《论空气和火的化学》一书中，但由于出版商的延误，到1777年才出版。
1774年，英国化学家普利斯特里(Joseph Priestley)通过加热氧化汞时发现了一种气体。普利斯特里还亲自呼吸了这种气体并描述了吸这种气体的感觉。但当时他没把这种气体命名为氧气。
1775年至1777气间，法国科学家拉瓦锡(AntoineLau—rentLaVaisier)把少量银白色的液态汞放在密闭容器里面连续加热12天，结果有一部分成了红色粉末，同时容器里的空气体积减少了1／5。他发现容器里余下来的气体 不能供给呼吸也不能支持燃烧——后来这种气体被命名为“氮气”。拉瓦锡又把汞密闭燃烧后所生成的红色粉末(以后证明是氧化汞)收集起来，再放进一个容器里面加热，得到了汞和汞加热时所失去的那种气体。他发现，这次所得气体的体积，恰恰等于原来加热汞时空气减少的体积。于是，拉瓦锡首先将加热氧化汞所产生的气体命名为氧（oxygene），并指出空气由氧气和氮气组成的。