氧化物體系的固體電解質主要有鈣鈦礦結構的鋰鋼鈦氧化物（LLTO）、石榴石結構的鋰鋼鋯氧化物（LLZO）、快離子導體（LISICON、NASICON）等。在微觀水平上形成結構穩定的鋰離子傳輸通道。氧化物固體電解質的最大優勢來自于無機氧化物的固有特性：機械強度高、物理化學穩定性高、耐壓性強、制造復雜度低。同時，摻雜一些元素后，氧化物固體電解質在稍高溫度（如800℃）下的鋰離子電導率在實踐中也可以接受。
氧化物固體電解質的不足也源于無機氧化物的固有特性：對于電極-電解質界面，界面接觸能力較差，循環過程中界面穩定性也較差，導致循環過程中界面阻抗迅速增加.負極有效容量不足，電池壽命衰減較快；薄層也很困難。因此，氧化物固體電解質往往需要添加一些聚合物成分并與微量離子液體/高性能鋰鹽-電解質混合，或使用輔助原位聚合制造準固態電池，以保留一些安全優勢并提高電解質 -電極的界面接觸。