氙在稀有氣體元素中是化合物最多的。
1962年，巴特列在研究無機氟化物時，發現強氧化性的六氟化鉑可將O2氧化為O2+。由于O2到O2+的電離能（1165kJ/mol）與Xe到Xe+的電離能相差不大（1170kJ/mol），因此他嘗試用PtF6氧化Xe。結果反應得到了橙黃色的固體。巴特利特認為它是六氟合鉑酸氙（Xe[PtF6]）。 這是第一個制得的稀有氣體化合物。后期的實驗證明該化合物化學式并非如此簡單，包括XeFPtF6和XeFPt2F11。
在成功合成六氟合鉑酸氙后，化學家又嘗試用類似的六氟化釕來氧化氙。結果發現除了生成Xe(RuF6)x外，還存在有氙和氟氣直接生成二元氙氟化物的副反應。因此克拉森（Howard Claassen）通過讓氙和氟在高溫下反應，成功合成了四氟化氙。
已經制得的、較重要的氙化合物包括：
氙氟化物——XeF2、XeF4、XeF6
氙的氟氧化物——XeOF2、XeOF4、XeO2F2、XeO3F2、XeO2F4
氙氧化物——XeO3、XeO4
二氟化氙可由Xe和F2混合氣暴露在陽光下制得。但有趣的是，1960年代之前的半個世紀中，卻沒有人發現僅僅混合這兩種氣體就有可能發生反應。
除此之外，化學家們還制得了一大批形式為XeOxY2的化合物，其中x = 1、2、3，Y是任何電負性強的基團，比如-CF3、-N(SO2F)2或-OTeF5。這類化合物范圍相當廣，可以有上千個之多，并且涉及氙和氧、氮、碳甚至金之間的化學鍵。一同報道的還有高氙酸、一些稀有氣體鹵化物和配離子。化合物Xe2Sb2F11中含有目前已知最長的化學鍵，其中的Xe-Xe鍵長308.71 pm。