“氙气”由于在空气中含量稀少，提取困难，可谓是名副其实的气体界的“贵族”了。氙气的应用也极为广泛，小到氙气灯大到航天、医疗领域等。在医学界，氙气还是一种最理想的麻醉剂之一。人们曾试用80%氙气和20%氧气组成的混合气体，作为无副作用的麻醉剂。在原子能工业上，氙气可以用来检验高速粒子、粒子、介子等的存在。

氙与其他同族元素，本来称为惰性气体(现改作稀有气体)，不易与其他物质产生化学作用，但自从1962年起，陆续发现了氙的化合物。已知氙有80多种化合物，包括氟化物（二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙）、氢化物及氘化物、以及高氙酸钠。三氧化氙具有高度爆炸性。除了个别化合物外，氙化合物都是无色的。

氙的同位素被用于测量脑血流量与研究肺功能、计算胰岛素分泌量等。已知的氙的同位素有32种，包括氙113、氙115至氙145。

自然形成的氙共由8种稳定同位素组成，在各元素中排第二位。第一位是锡，其稳定同位素共有10个。稳定同位素数量高于7个的元素只有氙和锡。同位素气体124Xe和134Xe根据预测能够进行双重β衰变，但这未经实验证明，因此这两种氙气同位素仍被认为是稳定的。除这些稳定同位素之外，氙还有40多种不稳定同位素。其中寿命最长的为136Xe，它会进行双β衰变，半衰期为2.11×1021年。129I在β衰变后，会产生129Xe同位素。该反应的半衰期为1600万年。另外131mXe、133Xe、133mXe和135Xe都是235U和239Pu的核裂变产物，因此被用作探测核爆炸的发生。

氙的其中两种稳定同位素129Xe和131Xe具有非零的固有角动量（自旋，可用于核磁共振）。利用圆极化光和铷气体，氙的核自旋对齐可以超越普通的极化。如此产生的自旋极化能够超过其最高可能值的50%，远远大于玻尔兹曼分布的平衡值（在室温下通常不超过最高值的0.001%）。这种非平衡态的自旋对齐是短暂的，称为超极化现象。对氙进行超极化的过程叫做光抽运（但不同于激光抽运）。

氙的某些同位素，如133Xe和135Xe，可在核反应炉中对可以裂变物质进行中子照射产生。135Xe在核裂变反应炉中具有重要的作用。135Xe的热中子截面很高（2.6×106靶恩），因此可用作中子吸收剂或中子毒物，从而减慢或停止连锁反应。美国曼哈顿计划中用来产生钚元素的最早期反应炉就用到了氙的这一作用。135Xe在反应炉中作为中子毒物，对切尔诺贝尔核事故有着重要的影响。反应炉的关闭或功率的降低可以造成135Xe的积聚，使反应炉进入所谓的碘坑（或称氙坑）状态。