氧的同位素主要有16O、17O和18O三種穩定型同位素。此外，還有氧-12至氧-28等其他同位素，但這些同位素都帶有放射性，且半衰期均少於三分鐘。在自然界中，16O的含量最豐富，約占99.76%，而17O和18O的含量較少，分別約占0.04%和0.2%。氧的同位素在科學研究中有廣泛的套用，例如18O常作為示蹤原子用於化學反應機理的研究中。
另外，2023年科學家首次創造出含有8個質子和20箇中子的氧同位素：氧-28。
在書寫上，氧的同位素一般寫為18O（18上標），在不引起歧義的情況下，也可以寫成O18（18不上標也不下標）或O-18。其質子數為8，中子數為10，質量數是18。