Atomai jungiasi duodami ir priimdami neigiamai įkrautus elektronus, sudarydami joninį ryšį arba dalindamiesi elektronais, sudarydami kovalentinį ryšį. Paprastai joniniai ryšiai susidaro tarp metalų ir nemetalų, o kovalentiniai – tik tarp nemetalų. Atomo oksidacijos skaičius rodo elektronų, kuriuos jis davė, priėmė iš kitų atomų arba dalijasi su kitais atomais, skaičių ir bus teigiamas, kai prarado elektronus arba pasidalijo jais, ir neigiamas, kai įgijo kito atomo elektronus arba pasidalijo jais.
Iš pradžių oksidacija reiškė susijungimą su deguonimi; priešingas procesas – deguonies pašalinimas – buvo žinomas kaip redukcija. Pavyzdžiui, kai kalcis susijungia su deguonimi, deguonis pašalina du elektronus iš kalcio, įgydamas -2 krūvį, o kalcis palieka +2 krūvį. Susidarė joninis ryšys; kalcis buvo oksiduotas ir redukuotas deguonis, todėl jų oksidacijos skaičiai yra atitinkamai +2 ir -2. Kovalentinis ryšys taip pat apima oksidaciją ir redukciją: kad susidarytų vanduo, du vandenilio atomai susijungia su vienu deguonies atomu, kiekvienas dalijasi su juo elektronu. Dviejų vandenilio atomų oksidacijos skaičiai yra +1, o deguonies atomo – -2.
Oksidacija neturi apimti deguonies; šiandien oksidacija tiesiog reiškia elektronų praradimą ir redukciją, elektronų padidėjimą. Paprastai elementai, esantys apatiniame kairiajame periodinės lentelės kampe, turi didžiausią tendenciją prarasti elektronus, o tie, kurie yra viršutiniame dešiniajame kampe, turi didžiausią tendenciją įgyti elektronus. Deguonis turi stiprią tendenciją pašalinti elektronus iš kitų elementų, todėl yra oksidatorius; tačiau gali oksiduotis ir kiti elementai. Pavyzdžiui, fluoras yra dar stipresnis oksidatorius.
Deguonies oksidacijos skaičius paprastai yra -2, tačiau daugelis elementų gali turėti daugiau nei vieną galimą oksidacijos skaičių. Geležis gali būti +2 arba +3, o vandeniliui – +1, kai jis derinamas su nemetalais, kaip vandenyje (H2O), bet -1, kai derinamas su metalais, kaip natrio hidride (Na+H-) , kur jis priima elektroną. Azoto oksidacijos skaičius gali svyruoti nuo -3 iki +5. Jonų junginių jonų oksidacijos skaičiai yra lygiaverčiai jonų krūviams, o junginio atomų skaičius visada prilygsta nuliui.
Elementai gali susijungti ir sudaryti jonus, kurių bendras oksidacijos skaičius. Pavyzdžiui, sieros atomas gali susijungti su keturiais deguonies atomais ir sudaryti sulfato grupę (SO42-), kurios oksidacijos skaičius yra -2. Amoniakas, azoto ir vandenilio junginys, kurio formulė NH3, gali susijungti su papildomu vandenilio atomu ir sudaryti amonio grupę NH4+, kurios oksidacijos skaičius yra +1. Tai elgiasi kaip metalas ir sudaro joninius junginius, tokius kaip amonio sulfatas ((NH4+)2SO42-), kur dvi amonio grupės susijungia su viena sulfato grupe.