แม้ว่าปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะมีความสำคัญต่อชีวิต แต่ก็สามารถสร้างความเสียหายได้เช่นกัน ดังนั้น พืชและสัตว์จึงรักษาระบบที่ซับซ้อนของสารต้าน อนุมูลอิสระ หลายชนิด เช่น กลูตาไธโอน วิตามินซี และวิตามินอี ตลอดจนเอนไซม์ เช่น คาตาเลส ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส และเปอร์ออกซิเดสต่างๆ สารต้านอนุมูลอิสระในระดับต่ำหรือการยับยั้งเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระทำให้เกิดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและอาจทำลายหรือฆ่าเซลล์
เนื่องจากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันอาจเป็นส่วนสำคัญของโรคต่างๆ ในมนุษย์ จึงมีการศึกษาการใช้สารต้านอนุมูลอิสระในเภสัชวิทยาอย่างเข้มข้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรักษาโรคหลอดเลือดสมองและโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท
| 
