В обзоре рассмотрены различные звенья механизма кислород-зависимой адаптации в организме человека, реализующиеся в невесомости и относящиеся к различным уровням организации целостной системы. Особое внимание обращено на системы быстрого и хронического реагирования (изменение поступления кислорода в клетки), основанные на клеточных сенсорах. Описаны основные кислородные сенсоры в клетках и гетерогенность механизмов кислородной чувствительности клетки. Рассмотрена роль активных форм кислорода и особенности организации кислородочувствительных механизмов, формирующихся под влиянием факторов космического полета (КП). Приводятся первые экспериментальные данные о повышении частоты окислительных посттрансляционных модификаций белков, вызванных факторами КП. Предлагается гипотеза о направленности и возможных системных механизмах кислород-зависимой адаптации организма человека во время КП.