四聚氧（oxozone），非金属单质，化学式O4。与氧气、臭氧、红氧互为同素异形体，为正四面体或者矩形。吉尔伯特·路易士于1924年预测了四聚氧的存在。

1924年，吉尔伯特·牛顿·路易斯首先预测了它的存在，以解释液氧不符合玛丽·居里定律的原因。路易斯的预测并不准确，但不是完全错误：计算机模拟表明，虽然液氧中没有稳定的O分子，但O分子确实倾向于形成反平行自旋的双聚体O。

1999年，科学家认为固态氧的ε相（压强大于10GPa下存在）中氧的存在形式为O。然而2006年时，X射线晶体学表明这种被称作 ε氧或 红氧的稳定相实际上是O。

2001年，罗马第一大学的一支团队进行了中和-再电离质谱实验，以研究自由O4分子的结构。他们的实验结构与上述推测的分子结构不符，但他们也认为两个O分子之间形成配位化合物，其中一个氧分子处于基态而另一个处于特定的激发态。

O的预计构型为正四面体或者矩形，从两种构型中性分子O,正一价分子O和负一价分子O的基态电子结构，并根据能量最低原则确定了各自的结构参数，从而得到了O分子2种结构的基态总能量、一价电离能及电子亲合势能。与氧原子、普通氧分子O和臭氧分子O的计算结果比较，显示O分子可以以正方形结构或正四面体结构形式存在，其中正方形结构更有可能是O分子的真实空间结构。

理论计算表明可能以亚稳态存在的O分子有两种不同的结构：一种是变形的正方形（类似于环丁烷的稳定构象），另一种的形状像风车，三个氧原子排列在中心氧原子周围，形成平面正三角形的构型（类似于三氟化硼）。

过去科学家指出风车形的O分子可以看作一系列常见离子和分子的等电子体：BO、CO、NO,甚至包括类似的SO分子。这些看法是上述理论计算的基础。