已知12种氧同位素，包括氧13到氧24，其中氧16、氧17和氧18是稳定的。其他已知的同位素是放射性的，它们的半衰期不到三分钟。用途：生物呼吸、冶金和化学。然而，氧同位素也在海洋科学研究中发挥作用。科学家可以根据氧同位素值计算海水的环境温度。

1953年，爱泼斯坦等人根据实验结果首次提出了方解石用碳酸钙的温度换算方程。经过大量的科学讨论和修正，海斯和格罗斯曼在1991年综合了先前的研究，重新组织了方解石同位素温度方程。Hudson和Anderson于1989年修正了另一种碳酸钙矿物文石的温度转换方程，除了用质谱法测定碳酸钙材料的氧同位素值外，还需要估算碳酸钙材料形成时周围海水的氧同位素值。估算方法是根据已知的地质基础，并考虑到可能影响海水中氧同位素的各种因素进行计算的。

众所周知，影响海水中氧同位素的因素有：第一，冰川效应：当氧同位素中较轻的水蒸气进入高纬度地区形成雪时，轻水分子在冰川中被封闭，直到冰川融化才返回海洋。因此，有一个大冰期，海水中的氧同位素比间冰期海水重约1.0-1.7‰。相比之下，如果今天的冰川完全融化，地球均匀海水中的氧同位素将改变-1.0‰；2.盐度和蒸腾效应：当区域海水受到自然水或河流淡水注入的影响时，海水的氧同位素较轻，因为海水与氧同位素较低的水混合，而在高纬度地区，盐度效应更大，因为泉水的氧同位素较轻。目前，南极冰川的氧同位素值约为-50～-55‰，格陵兰冰芯的氧同位素值约为-32～-37‰，远低于全球统一海水氧同位素值0‰。与降水不同，蒸腾作用也会影响区域海水中的氧同位素值。当蒸腾强烈时，低同位素水分子会继续离开海水进入大气，使区域海水的氧同位素比其他区域海水重；3.岩石圈和水圈交换：是指在中海脊附近的热液作用和风化作用等几千万年的时间尺度交换过程。从岩石圈释放的氧气将改变该地区海水中的氧同位素值。