气压在低于 54.36 K（-218.79 °C，-361.82 °F）的温度下在正常大气压下形成。 固氧 O2 与液态氧一样，是一种透明物质，由于吸收可见光谱的红色部分而呈现浅天蓝色。

由于分子磁化强度与晶体结构、电子结构和超导性之间的关系，氧分子引起了人们的关注。 氧是唯一携带磁矩的简单双原子分子（通常也是为数不多的分子之一）。 这使得固体氧特别有趣，因为它被认为是一种自旋控制晶体，在低温相中显示出反铁磁磁序。 氧的磁性已被广泛研究。 在非常高的压力下，固体氧从绝缘状态变为金属状态； 在非常低的温度下，它甚至会转变为超导状态。 固体氧的结构研究始于 1920 年代，目前已明确确定了六个不同的晶相。

固体氧的密度范围从 α 相的 21 cm3/mol 到 γ 相的 23.5 cm3/mol。

已知存在六种不同相的固体氧：

• α 相：浅蓝色 – 在 1 个大气压下形成，低于 23.8 K，单斜晶体结构。
• β 相：淡蓝色至粉红色 – 在 1 个大气压下形成，低于 43.8 K，菱面体晶体结构（在室温和高压下开始转变为四氧）。
• γ 相：淡蓝色 – 在 1 个大气压下形成，低于 54.36 K，立方晶体结构。
• δ 相：橙色 – 在室温和 9 GPa 压力下形成
• ε 相：深红色到黑色 – 在室温和大于 10 GPa 的压力下形成
• ζ 相：金属 – 在大于 96 GPa 的压力下形成

已知氧在室温下通过施加压力凝固成称为β相的状态，并且随着压力的进一步增加，β相在9GPa下相变为δ相，在9GPa下相变为ε相。 10 吉帕； 并且，由于分子相互作用的增加，β 相的颜色变为粉红色、橙色，然后变为红色（稳定的八氧相），随着压力的增加，红色进一步变暗为黑色。 发现当 ε 相氧被进一步压缩时，金属 ζ 相出现在 96 GPa。

当室温下的氧气压力增加 10 吉帕（1,500,000 psi）时，它会经历剧烈的相变。 它的体积显着减小，颜色从天蓝色变为深红色。 然而，这是氧的不同同素异形体 O_{8，而不仅仅是 O2 的不同晶相。}

当 ε 相氧被进一步压缩时，在 96 GPa 时会出现 ζ 相。 这一相是在 1990 年通过将氧气加压到 132 GPa 时发现的。 具有金属簇的 ζ 相在超过 100 GPa 的压力和低于 0.6 K 的温度下表现出超导性。