Oksijen döngüsü de C02 döngüsüne çok benzer. Doğadaki oksijenin bir kısmı atmosferde serbest oksijen molekülleri (02) hâlinde, bir kısmı da organik maddeler ve aynca C02, H20 gibi bileşiklerin yapısında bulunur. Fotosentez yapan organizmalar, C02 ve H20 kullanılıp organik maddeleri üretirken ortama serbest 02 verirler. Canlıların yaptıkları oksijenli solunumda, dışarıdan 02 alınır. Solunum sonunda dışarıya C02 ve H20 verilir. Bir yandan da yanabilen maddelerin oksitlenmesiyle bu maddelerdeki ve havadan alınan 02 yine H20 ve C02 hâlinde dışarı verilir.

Solunum ve yanma olayları sonucu oluşan CP2 ve H20, fotosentetik canlılar tarafından yeniden alınır. Alınan C02 ve H20, organik maddeler ve 02 e dönüştürülür. Böylece döngü sürüp gider .