氧空位是在特定外界環境下，如高溫，造成的晶格中的氧脫離，導致氧缺失而形成的一種缺陷。
這種缺陷在金屬氧化物中尤為常見，特別是在高溫還原處理等條件下。氧空位的形成通常涉及到氧原子的丟失和電子-空穴對的產生，這些電子-空穴對如果被束縛在氧空位上，通常會使氧空位帶有正電。氧空位是金屬氧化物中的一種點缺陷，對材料的性能有重要影響，例如，它們可以作為活性位點，吸附氣體分子，如CO並將其轉化為CO2。氧空位的存在還能增強材料的電子電導性和電子傳輸，從而改善其催化性能。氧空位的形成機制目前仍不十分清楚，但已經認識到它對材料性能的積極作用。