Tlen jest gazem bezbarwnym, bezwonnym i pozbawionym smaku. Gęstość względna gazu (powietrze=1) w temperaturze 21,1°C i 101,3 kPa wynosi 1,105, a gęstość cieczy w temperaturze wrzenia wynosi 1141 kg/m3. Tlen nie jest toksyczny, ale narażenie na wysokie stężenia może niekorzystnie wpływać na płuca i centralny układ nerwowy. Tlen można transportować pod ciśnieniem 13790 kPa w postaci gazu nieskroplonego lub cieczy kriogenicznej. W wielu reakcjach utleniania w przemyśle chemicznym wykorzystuje się czysty tlen zamiast powietrza, aby uzyskać korzyści z wyższych szybkości reakcji, łatwiejszego oddzielania produktów, wyższej przepustowości lub mniejszych rozmiarów sprzętu.