Os criptonianos absolutamente precisam de oxigênio. Quando Superman se esforça em batalha (ou quando levanta um navio de guerra ou o que você tem), ele é frequentemente visto respirando pesadamente depois - ele obviamente precisa de uma maior ingestão de oxigênio. É possível, é claro, que ele realmente precise de um dos outros gases comuns na atmosfera, mas tenho quase certeza de que é o bom e velho oxigênio que ele respira.
Superman pode prender a respiração por um longo tempo, e sua fisiologia invulnerável torna seguro para ele fazê-lo no vácuo. Geralmente, isso significa que ele pode viajar por uma distância curta no espaço sem problemas.Na série animada dos anos 90 ele é mostrado em alguma forma de traje espacial quando viaja no espaço por longos períodos (ou em uma nave espacial, que naturalmente fornece ar). Fora isso, ou quando isso não é possível, ele normalmente é visto com outro personagem (como um Lanterna Verde) que pode fornecer atmosfera.
Nos quadrinhos da era da prata (notavelmente nos anos 60) Superman foi visto voando pelo vácuo do espaço sem problemas, freqüentemente conversando com sua prima (SuperGirl) através de super-hipnotismo.
Em suma, isso mudou (freqüentemente) através das idades e mídias. Com o reinício New52, teremos que esperar e ver.