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  超氧化物中,氧的氧化態為-1/2,O的O-O鍵長為1.33Å(氧氣中為1.21Å,O中為1.49Å)。按O-O鍵級排序,O中鍵級為2,O中鍵級為1.5,O中的鍵級為1。  鹼金屬超氧化物CsO、RbO、KO可由金屬與氧氣直接反應制備,NaO的製備則需過氧化鈉與氧氣加壓反應,單質直接反應得到的超氧化鈉約佔10%。它們都是橙黃色的穩定固體,與水迅速反應歧化。反應中的O先部分與質子反應生成超氧酸(HO,pKa約為4.88),然後發生如下反應:  其他製備超氧化物的方法包括:  鹼土金屬中,鋇和鈣的超氧化物Ba(O)、Ca(O)也已製得。Mg、Zn、Cd的超氧化物僅以很小濃度,以固溶體的形式存在於相應的過氧化物中。  固態超氧化物加熱時分解,與二氧化碳反應經由過氧碳酸鹽中間體,最終得到氧氣和碳酸鹽。超氧化鉀可用作空間飛船和潛艇中的供氧劑。

  生物氧化中,一個氧分子完全還原需要4個電子。如果氧分子僅被加入的單個電子還原,則形成的中間產物為超氧基團,即為超氧陰離子O,其性質活潑,易與多種大分子物質結合而使其失去活性。
超氧化物(英語:Superoxide)是含有超氧離子(超氧根離子,O)的一類化合物,是氧氣分子的單電子還原產物,廣泛存在於自然界中。超氧離子是一個自由基,一個氧原子帶有一個未成對電子,與氧氣分子一樣呈順磁性。