氧气的化学性质比氮气活泼很多，生物利用氧气作为呼吸气体时效率更高，也更容易实现。
在地球大气中，氮气的体积含量为78%，氧气为21%，其他气体只占1%，地球上的生物基本都选择了氧气作为呼吸气体，而不是氮气，比如植物在白天可以进行光合作用，同时植物会消耗氧气进行呼吸作用，只有少数的厌氧菌不需要氧气生存。
其中的原因，与氧气和氮气的化学性质有关，我们先来看两者的基本性质：
氧气（O2）：无色无味，熔点-218.4℃，沸点-182℃，微溶于水，化学性质活泼，能与绝大部分元素发生氧化反应，几乎能与所有的有机化合物反应。
氮气（N2）：无色无味，熔点-210℃，沸点-195.8℃，难溶于水，化学性质非常稳定，常温常压下只能与极少数活泼物质反应，比如与活泼金属锂生成氮化锂（Li3N）。
氮气分子拥有三个化学键，并且键能很大，而氧气分子只有两个化学键，键能相对小，所以氮气分子比氧气分子稳定很多。
生物的呼吸作用，本质上就是利用了气体的化学反应，如果使用氮气作为呼吸气体，那么对储能物质的要求非常高；相反使用氧气作为呼吸气体时，能够利用的储能物质更多，也更容易实现呼吸作用，这样能大大提高生物体的化学能量利用率。
如果从地球生物进化历程来看，地球生物起源于海洋，氧气在水中的溶解度更高，氮气在水中的溶解度非常差，即便还有二氧化碳、氨气等可供生物选择，但是氧气在各方面的化学性质是最容易利用的，所以人类祖先还在海洋中时，就把氧气作为了呼吸气体。
