氧效应，氧对生物体放射敏感性的显著影响称为氧效应(oxygen effect)。伦琴发现X线以后不久，就观察到了压迫皮肤、阻止血流可以减轻X线对皮肤的炎性反应。这是人工控制放射线效应的最早的例子。从细菌到高等生物，都能看到这种现象。基础实验表明：细胞在低氧环境下受低LET射线时，细胞的放射敏感性会明显降低。有氧情况照射时细胞的放射敏感性是乏氧时的三倍。氧是所知道的最强的放射增敏剂。低LET射线如X射线、伽玛射线，间接作用是其主要损伤形式，细胞内产生的自由基与机体物质的反应是会受到氧的影响。而对于LET高的放射线（快中子、α线、质子），氧效应不显著，这是因为LET高的射线以直接作用为主。其实氧是催化人衰老的物质，当空气中达到一定数量时会氧中毒。氧气也是导致细胞的线粒体突变的罪魁祸首之一。氧效应是放射生物学中具有重要意义的一个方面。早在1921年，Holthusen已经注意到无氧时蛔虫卵对射线有一定的拮抗作用。1953年，英国的Gray LH和他的同事首先提出“氧效应”的概念，立即引起了放射生物学家的极大关注。前已述及，电离辐射过程中产生的自由基引起生物体的各种损伤。