Τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS) είναι μόρια που περιέχουν το στοιχείο οξυγόνο και είναι χημικά πολύ ενεργά. Αυτά τα μόρια, τα οποία μπορούν να λάβουν διάφορες μορφές, επιτυγχάνουν αυτήν την αντιδραστικότητα λόγω ενός κοινού χαρακτηριστικού: της παρουσίας ενός ηλεκτρονίου που έχει μόνο έναν μόνο δεσμό. Τα ηλεκτρόνια σε αυτή την κατάσταση έχουν μια ισχυρή τάση να προσπαθούν να σχηματίσουν ισχυρότερους δεσμούς, οδηγώντας σε χημικές αντιδράσεις. Τα δραστικά είδη οξυγόνου μπορεί να είναι τόσο απλά όσο τα μόρια υπεροξειδίου (O2-) ή πιο πολύπλοκα μόρια, όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O22). Αυτά τα μόρια, που μερικές φορές ονομάζονται οξειδωτικά ή ελεύθερες ρίζες, βρίσκονται στο ανθρώπινο σώμα και χρησιμοποιούνται και σχηματίζονται από κυτταρικές διεργασίες.
Τα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος χρησιμοποιούν μόρια υπεροξειδίου για τη μετατροπή της τροφής σε ενέργεια και άλλες μεταβολικές λειτουργίες. Αυτές οι βιοχημικές διεργασίες είναι πολύ περίπλοκες, αλλά πολλές από αυτές ξεκινούν με μόρια υπεροξειδίου που μετατρέπονται σε άλλα δραστικά είδη οξυγόνου, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται σε περαιτέρω αντιδράσεις. Το σώμα έχει φυσικά μέσα για να αντιμετωπίσει αυτά τα μόρια, καθώς πολλά ένζυμα εξυπηρετούν τον σκοπό της εξουδετέρωσής τους ή τη μετατροπή τους σε μια λιγότερο αντιδραστική μορφή. Η υπερβολική αφθονία ενεργών μορίων οξυγόνου είναι δυνητικά επιβλαβής και πιστεύεται ότι συμβάλλει σε πολλές καταστροφικές διεργασίες για τα ανθρώπινα κύτταρα, για το DNA και, τελικά, για τη συνολική υγεία. Πολλά τρόφιμα και άλλα συμπληρώματα διατίθενται στο εμπόριο ως περιέχουν αντιοξειδωτικά, τα οποία είναι ουσίες που εξουδετερώνουν τα υπερβολικά μόρια αντιδραστικών ειδών οξυγόνου, εμποδίζοντάς τα να βλάψουν το σώμα.
Μόρια όπως τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου μπορούν να εισαχθούν στο σώμα με διάφορους τρόπους, αλλά κυρίως εισάγονται μέσω του αέρα που αναπνέουμε. Ο καπνός του τσιγάρου και τα βιομηχανικά καυσαέρια περιέχουν μεγάλες ποσότητες από αυτούς τους τύπους μορίων, τα οποία είναι γνωστό ότι βλάπτουν τους ανθρώπινους ιστούς, ιδιαίτερα τους πνεύμονες. Το όζον (Ο3, ένα φυσικό μόριο, είναι επίσης πολύ χημικά αντιδραστικό, αν και υπάρχει μόνο σε μικρές ποσότητες στην ατμόσφαιρα της Γης.
Τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου μπορούν να βλάψουν το ανθρώπινο DNA αντιδρώντας με πρωτεΐνες που περιέχονται στις χορδές DNA. Αυτή η βλάβη μπορεί μερικές φορές να επισκευαστεί από τις φυσικές άμυνες του σώματος, αλλά αυτές οι άμυνες είναι ατελείς και όταν οι επισκευές αποτύχουν, η βλάβη μπορεί να οδηγήσει σε γενετικές μεταλλάξεις. Η οξειδωτική βλάβη στο DNA μπορεί να προκαλέσει μειωμένη ενζυμική δραστηριότητα και έχει συνδεθεί με καρκίνο. Αυτή η πιθανότητα βλάβης στα κύτταρα και τους ιστούς του σώματος, λόγω του πλεονάσματος ορισμένων ενεργών ειδών οξυγόνου σε συνδυασμό με την αναγκαιότητα ορισμένου αριθμού μορίων ROS, δημιουργεί ένα είδος παραδόξου. Το σώμα χρειάζεται και χρησιμοποιεί ορισμένα είδη από αυτά τα μόρια για βασικές μεταβολικές λειτουργίες, αλλά η περίσσεια μπορεί να είναι επιζήμια.