Tlen występuje we wszechświecie. Powstaje w reakcjach jądrowych zachodzących w gwiazdach. Większość tlenu we wszechświecie jest zawarta w wodzie.
Wiele form życia na Ziemi zależy od tlenu, a ssaki potrzebują znacznej jego ilości. Atmosferyczny tlen składa się głównie z dwóch połączonych ze sobą cząsteczek tlenu, które są formą ssaków potrzebujących oddychać. Po tym, jak życie zaczęło się pojawiać na Ziemi, istniał mały tlen. Wczesne formy życia spowodowałyby rozkład dwutlenku węgla. Po wzroście stężenia tlenu w atmosferze zaczęły kwitnąć bardziej zaawansowane formy życia
Jednak większość tlenu we wszechświecie jest połączona z innymi cząsteczkami. Jedną z najczęstszych i najważniejszych z tych cząsteczek jest woda, która składa się z dwóch atomów wodoru związanych z większym atomem tlenu. Chociaż na innych planetach woda może wydawać się rzadka, w rzeczywistości jest dość powszechna. Komety są pokryte wodą, Neptun zawiera znaczną ilość wody. Jowiszowy księżyc Europa jest pokryty lodem, a eksperci uważają, że ma on duże podpowierzchniowe morze płynnej wody. Ponieważ rakiety są zależne od tlenu, niektórzy futurolodzy uważają, że podróżujący w kosmos przyszli użyją zawartego w nim tlenu i wodoru do wytworzenia paliwa po opuszczeniu Ziemi.
