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在航天工業中，液氧是一種重要的氧化劑，通常與液氫或煤油(二者作為還原劑)搭配使用。一些早期的彈道導彈采用液氧作為氧化劑，如V2(液氧-酒精)和R-7(液氧-煤油)。在作為推進劑時，液氧能為發動機提供很高的比沖。另外，相對于另一種常見的推進劑組合四氧化二氮-偏二甲肼，液氧的幾種搭配形式清潔環保(肼類物質有劇毒)。
早期的洲際彈道導彈也曾采用液氧，但這種配置很快被放棄了，因為液氧難于貯存，必須在發射前注入導彈燃料箱。這導致導彈的反應速度降低，并容易被敵方發現。美國采用了固體火箭發動機來代替使用液氧的液體發動機，而蘇聯則在其液體導彈中使用了有毒但可貯存的肼類燃料。但由于液氧及其搭配推進劑的清潔，運載火箭仍然大量使用液氧作為氧化劑，包括航天飛機的主發動機和阿麗亞娜5號的級主發動機。