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  超氧化物中,氧的氧化态为-1/2,O的O-O键长为1.33Å(氧气中为1.21Å,O中为1.49Å)。按O-O键级排序,O中键级为2,O中键级为1.5,O中的键级为1。  碱金属超氧化物CsO、RbO、KO可由金属与氧气直接反应制备,NaO的制备则需过氧化钠与氧气加压反应,单质直接反应得到的超氧化钠约占10%。它们都是橙黄色的稳定固体,与水迅速反应歧化。反应中的O先部分与质子反应生成超氧酸(HO,pKa约为4.88),然后发生如下反应:  其他制备超氧化物的方法包括:  碱土金属中,钡和钙的超氧化物Ba(O)、Ca(O)也已制得。Mg、Zn、Cd的超氧化物仅以很小浓度,以固溶体的形式存在于相应的过氧化物中。  固态超氧化物加热时分解,与二氧化碳反应经由过氧碳酸盐中间体,最终得到氧气和碳酸盐。超氧化钾可用作空间飞船和潜艇中的供氧剂。

  生物氧化中,一个氧分子完全还原需要4个电子。如果氧分子仅被加入的单个电子还原,则形成的中间产物为超氧基团,即为超氧阴离子O,其性质活泼,易与多种大分子物质结合而使其失去活性。
超氧化物(英语:Superoxide)是含有超氧离子(超氧根离子,O)的一类化合物,是氧气分子的单电子还原产物,广泛存在于自然界中。超氧离子是一个自由基,一个氧原子带有一个未成对电子,与氧气分子一样呈顺磁性。