Il y a toujours de l'oxygène dans l'atmosphère terrestre. Cependant, la concentration d’oxygène diminue à mesure que l’on s’élève dans l’atmosphère. En effet, la masse d’air exerce une pression qui comprime les couches inférieures de l’atmosphère, les rendant plus denses. Plus on monte en altitude, moins l’air devient dense et la concentration en oxygène diminue.

Au niveau de la mer, la concentration en oxygène est d'environ 21 %. A la tropopause, qui est la frontière entre la troposphère et la stratosphère, la concentration en oxygène est d'environ 10 %. A la mésopause, qui est la frontière entre la mésosphère et la thermosphère, la concentration en oxygène est d'environ 0,1 %.

Alors que les humains peuvent respirer l’air raréfié à la tropopause, ils suffoqueraient rapidement à la mésopause. C’est pourquoi les astronautes doivent porter des masques à oxygène lorsqu’ils sont dans l’espace.