氧气和臭氧化学性质不同的原因是他们的分子结构不同。这跟最外层电子数是否相同没有关系。
氧气是O2，臭氧是O3，分子结构不同是由连接氧原子之间的！共价电子！的多少和位置决定的；一般来讲，构成氧气和臭氧的氧原子应该是一样的（8质子，8中子），但也不乏18O和17O（氧的相对原子质量是18（17）的氧同位素），但质子数是恒定的，臭氧由3氧原子构成，氧气由2氧原子构成。
氧气是空气的组分之一，无色、无嗅、无味。氧气密度比空气大，在标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升，能溶于水，但溶解度很小。在压强为101kPa时，氧气在约-180摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧气是燃烧和动植物呼吸所必需的气体，富氧空气用于医疗和高空飞行，纯氧用于炼钢和切割、焊接金属，液氧用做火箭发动机的氧化剂。
臭氧是氧的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的蓝色气体。当大气层中的氧气发生光化学作用时，便产生了臭氧，因此，在离地面垂直高度15～25千米处形成臭氧层，它的浓度为0.2ppm。