抗氧化劑（ Antioxidants）是阻止氧氣不良影響的物質。 它是一類能幫助捕獲并中和自由基，從而祛除自由基對人體損害的一類物質。
抗氧化劑是指能防止或延緩食品氧化，提高食品的穩定性和延長貯存期的食品添加劑。抗氧化劑的正確使用不僅可以延長食品的貯存期、貨架期，給生產者、消費者帶來良好的經濟效益，而且給消費者帶來更好的食品安全。

對于生物體的代謝有一種自相矛盾的情況，雖然大部分地球上的生物需要氧氣來維持生存，但同時氧氣又是一種高反應活性的分子，可以通過產生活性氧物質破壞生物體。所以生物體中建立了一套由抗氧化的代謝產物和酶構成的復雜網絡系統，通過有抗氧化作用的代謝中間體和產物與酶之間的協同配合使得重要的細胞成分比如DNA、蛋白質和脂類免受氧化損傷。抗氧化系統大體上通過兩種方式實現抗氧化作用，一種是通過阻止活性氧物質的產生來實現的，另一種是在這些活性物質對細胞的重要成分造成損傷之前清除它們來達到抗氧化作用的 。然而這些活性氧物質也有重要的細胞功能，比如在生化反應中充當氧化還原信號分子。因此生物體中抗氧化系統的作用不是氧化性物質地全部清除，而是將這些物質保持在適當的水平。
在細胞內產生的活性氧物種包括過氧化氫()、次氯酸()、自由基例如羥基自由基(·OH)和超氧化物陰離子() 。羥基自由基特別不穩定，能無特異性地迅速與大多數生物分子反應。這類物種主要是由金屬催化過氧化氫還原（比如芬頓反應）產生的 。這些氧化劑通過引發鏈反應比如脂質的過氧化反應、或氧化DNA和蛋白質破壞細胞。受到損害的DNA如果沒有得到修復會引起突變、誘發癌癥。對蛋白質造成的損傷會使酶的活性受到抑制、蛋白質發生變性或降解。

根據溶解性抗氧化劑可分為兩大類：水溶性抗氧化劑和脂溶性抗氧化劑。水溶性抗氧化劑通常存在于細胞質基質和血漿中，脂溶性抗氧化劑則保護細胞膜的脂質免受過氧化 。這些化合物或在人體內生物合成或通過膳食攝取。不同抗氧化劑以一定范圍的濃度分布于體液和組織中 。谷胱甘肽和輔酶主要存在于細胞中，而其他抗氧化劑比如尿酸它們的分布更為廣泛（詳見下表）。一些抗氧化劑由于既有抗氧化作用也是重要的病原體和致病因子所以只存在于某些特定機體組織中。
一些化合物通過與過渡金屬配位螯合來阻止金屬在細胞中催化自由基的產生，從而起到抗氧化防御的作用。這種抗氧化防御手段中特別重要的一點是要將鐵離子通過配位螯合隔離起來，因為鐵離子是一些鐵結合蛋白（iron-binding proteins）比如運鐵蛋白和鐵蛋白能發揮作用的關鍵。硒和鋅通常被認為是抗氧化營養素（antioxidant nutrients），這兩種元素本身沒有抗氧化作用但會對一些抗氧化酶的活性起到作用。