氧化物 CMP 是以 SiO₂ 系絕緣膜為研磨對象的 CMP 製程。代表性的有在元件隔離的 STI 形成後削除多餘氧化膜的 STI-CMP，以及將多層內連線的層間介電層平坦化的 ILD-CMP，這也是半導體製造中最早實用化的 CMP 用途。
在 STI-CMP 中，為填滿溝槽而沉積於整面的氧化膜，要將溝槽外的部分削除。此時重要的是停止層。預先在主動區上方保留氮化膜（SiN），並使用能以高選擇比只削除氧化膜的研磨液，SiN 一露出研磨便實質停止，可防止過度研磨。擔負此選擇比的就是氧化鈰（CeO₂）系研磨液。
之所以使用氧化鈰，是因為相較於二氧化矽磨粒，它對 SiO₂ 的化學反應性更高，即使在低壓下也能得到高速率，而且可藉由添加劑取得與 SiN 之間的大選擇比。能降低研磨壓力，對於抑制圖形密度相依的凹凸（碟形凹陷・侵蝕）也有利。另一方面，氧化鈰粒子容易凝聚，刮傷與殘留粒子的管理更加嚴格。
在 ILD-CMP 中，要消除沉積於導線層上方之絕緣膜的高低差，製造出讓下一層微影能夠對焦的平坦面。由於無法使用停止層，要以研磨時間與實測膜厚的回饋控制（APC）得到目標殘膜。研磨速率的漂移會直接成為膜厚變異，因此研磨墊修整與速率管理左右品質。
氧化物 CMP 共通的課題是對圖形密度的相依性。即使以相同條件研磨，稀疏區域與密集區域的削除方式也不同，晶片內會殘留高低差。為避免此問題，會併用在設計階段插入虛擬圖形（dummy pattern）以使圖形密度均勻化、從佈局端著手的對策。