Konsentrasi oksigen mengacu pada jumlah total oksigen dalam sistem tertentu. Istilah ini sering digunakan baik dalam kedokteran maupun dalam studi tentang lingkungan. Dalam pengobatan, konsentrasi oksigen, yang juga disebut saturasi oksigen, mengacu pada jumlah oksigen yang dibawa melalui darah oleh sel darah merah, serta apa yang dilarutkan dalam jaringan tubuh. Di lingkungan, saturasi oksigen dapat diukur dengan membandingkan persentase oksigen dengan persentase molekul lain dalam cairan atau gas.
Pada manusia, oksigen ditemukan di tiga tempat. Hal ini dapat diadakan di paru-paru, ditemukan terlarut dalam jaringan tubuh, atau dibawa melalui darah yang melekat pada sel darah merah. Manusia perlu sering bernapas karena mereka tidak dapat menyimpan lebih dari beberapa menit oksigen setiap saat. Hewan lain, seperti beberapa mamalia air dan reptil, mampu memperlambat metabolisme mereka dan menyimpan lebih banyak oksigen dalam tubuh mereka sehingga mereka dapat menahan napas lebih lama.
Sebagian besar waktu, konsentrasi oksigen seseorang adalah antara 96% dan 100%. Dalam kedokteran, persentase ini bukanlah perbandingan jumlah total oksigen dengan jumlah total molekul lain, melainkan ukuran jumlah tempat pengikatan pada sel darah merah yang saat ini ditempati oleh molekul oksigen. Setiap sel darah merah dapat mengikat hingga empat molekul oksigen sekaligus, dan jika saturasi oksigen dalam darah mencapai 100%, semua tempat ini akan terisi.
Bernapas secara normal pada tekanan atmosfer 1, yang merupakan tekanan yang ditemukan di permukaan laut, akan menghasilkan konsentrasi oksigen darah yang normal pada orang yang sehat. Hiperventilasi dapat menyebabkan peningkatan jumlah oksigen dalam jaringan dan darah, sementara menahan napas dapat menyebabkan penurunan. Dalam kedua kasus, saturasi oksigen dapat dikembalikan ke normal dengan mengembalikan respirasi ke tingkat normal.
Individu dengan kondisi medis tertentu dapat mengalami hipoksia, keadaan memiliki konsentrasi oksigen darah yang terlalu rendah. Ini sering diobati dengan memberikan oksigen murni atau 90% murni untuk jangka waktu tertentu. Keadaan hiperoksia dapat diinduksi melalui hiperventilasi atau pemberian oksigen, tetapi karena tubuh tidak dapat menyimpan cadangan oksigen yang besar, kondisi ini akan sembuh sendiri beberapa menit setelah pengobatan oksigen pekat dihentikan.