Po raz pierwszy tlen został otrzymany 1.X 1774 roku przez angielskiego chemika Josepha Priestley’a. Dokonał tego przy pomocy ogrzewania tlenku rtęci (o konsystencji czerwonego proszku). Otrzymany gaz podtrzymywał palenie i miał większą gęstość niż powietrze. Naukowiec twierdził, że otrzymany gaz jest zawarty w normalnym powietrzu jako oddzielny składnik, zatem powietrze jest mieszaniną gazów, nie pojedynczym składnikiem. W myśl tego naukowca powietrze składa się z owego „powietrza” (uczestniczy w procesach oddechowych i reakcjach spalania) oraz z powietrza flogistonowego (dzisiejszy azot), który nie bierze udziału w procesach oddechowych i jest lżejszy od tlenu. Należy dodać, że wtedy każdy gaz uważano za rodzaj powietrza.
Royal Society było miejscem, gdzie Joseph Priestley zaprezentował swoje odkrycie Dokonał tego w 23 III 1775 roku.
W tym samym czasie K. W. Scheele oraz A. Lavoisier myśleli podobnie. Początkowo Priestley i Scheele nie uważali, że odkryli nowy pierwiastek chemiczny. Jako zwolennicy zasady flogistonowej uważali tlen za związek chemiczny. Pozostali wierni temu przekonaniu do śmierci.
Dopiero Lavoisier stwierdził, że tlen jest pierwiastkiem. Co miało istotny wpływ w rozwój chemii. Nie ustrzegł się błędów twierdząc, że tlen jest pierwiastkiem palnym oraz wchodzi w skład wszystkich kwasów. To on wymyślił Oxygenium w 1787 roku. Na język francuski można to przetłumaczyć jako „tworzący kwasy".
Kolejne lata przyniosły nowe informacje o tlenie. Stwierdzono, że to pierwiastek występujący w przyrodzie w szerokim zakresie, zarówno w przyrodzie ożywionej, jak i nieożywionej.
Polscy naukowcy: Olszewski oraz Wróblewski dokonali skroplenia tlenu 16 kwietnia 1883 roku.
Tlen występuje w każdej zasadzie i w większości kwasów oraz soli. Jest obecny w licznych związkach organicznych.
Zawartość tlenu w skorupie ziemskiej wynosi 49,4%, upoważnia do stwierdzenia, że pierwiastek ten jest najbardziej rozpowszechnionym na całej Ziemi. Skorupa Ziemi zawiera więcej atomów tlenu niż innych pierwiastków łącznie biorąc.
