空气中的氧吸收能量以后，氧化活性大大增强，变成活性氧。活性氧自由基有很强的氧化活性，对于生物体作用巨大。身体内过多的活性氧自由基是“万病之源”，日光照射、空气污染物质、辐射线、臭氧等都会促成自由基生成。

自由基是指带有未成对电子的分子、原子或离子。由于未成对电子总是有成对的趋向，因此自由基很容易发生失去或得到电子的反应而显示出较活泼的化学性质。在生物体系中，电子转移是一个基本变化。自由基是人体正常的代谢产物，正常情况下人体内的自由基处于不断产生与消除的动态平衡中。

氧在生物体内通过单电子还原产生化学性质活泼的物质称活性氧。它们包括超氧阴离子自由基（ ）、过氧化氢（H ₂O ₂）和羟基自由基（•OH）等。活性氧自由基有很强的氧化活性。存在于生物体内活跃的可用电子自旋共振仪（ESR）测定。尽管活性氧的半衰期很短，但对于生物体的作用十分大。在人体内，它有两面性。人体内存在少量的氧自由基不但对人体不会构成威胁，而且还可以帮助传递维持生命力的能量，促进细胞杀灭细菌，消除炎症，分解毒物等。适量的活性氧自由基可以杀死细菌、病毒，消除炎症、防止感染，保护人体的细胞和组织。白细胞就是放出活性氧向癌细胞进攻。自由基、NO有抑制血小板凝集的作用，还可以使平滑肌松弛，降低血压的作用。可是，过多的活性氧自由基会氧化人体内的脂质（脂肪、胆固醇、磷脂等）、蛋白质、核酸、酶等，使细胞膜受到损伤，使蛋白质变性，使DNA受到损伤，使酶失去活性，成为发生疾病、进入亚健康状态和老化的原因。200种以上疾病与活性氧自由基有关，大约占全部疾病的80%。可以说，身体内过多的活性氧自由基是“万病之源”。特别是一些脑神经疾病、眼病、心脏病、动脉硬化、呼吸器官疾病、消化器官疾病、肾病、癌、炎症、过敏性疾病、糖尿病、休克、高血压等都被称为“自由基病”。

空气中的氧是基态的氧，能量比较低，处于稳定状态，它供给人体呼吸，维持健康的生命活动。基态的氧吸收能量以后，氧化活性大大增强，变成活性氧。由于吸收能量多少不同，生成途径不同，活性氧有很多种。有的只含有氧一种元素，有的含有几种元素。例如:单线态氧O ₂、超氧阴离子自由基、臭氧O ₃、过氧化氢H ₂O ₂、羟基自由基OH、一氧化氮NO、二氧化氮NO ₂、次氯酸HOCl、脂质的氢过氧化物、脂质的过氧化自由基L00、脂质的烷氧自由基LO等。自由基形成无所不在，日光照射、空气污染物质、辐射线、臭氧等都会促成自由基生成。在人体中氧自由基是最多的。氧分子可以通过单电子接受反应依次转变为 、•OH、H ₂O ₂等中间产物。由于这些物质都是直接或间接地由分子氧转化而来，而且具有较分子氧活泼的化学反应性，故称为活性氧。其中 、•OH为氧自由基。如果自由基是由于氧原子缺乏电子所致就叫“氧自由基活性氧”，广义活性氧是指含氧反应性高的所有化合物。机体内氧的某些代谢产物（ 、•OH、H ₂O ₂）及其衍生物的活性物质（如过氧化脂质）与单线态氧等，均含有氧且具有较高的氧反应性。机体内氧自由基的形成因素有物理因素、化学因素和生化因素。

在活性氧当中，超氧阴离子自由基、羟基自由基、一氧化氮、二氧化氮、脂质的过氧化自由基、脂质的烷氧自由基等当中有不成对的电子的自由基，都叫做活性氧自由基。活性氧自由基不仅氧化活性强，反应速度还特别快。

有的活性氧原本不是自由基，但由食物进入身体以后，在代谢过程中可以生成活性氧自由基。身体里的活性氧自由基一部分在体内产生。人体在吸入氧气、呼出二氧化碳的代谢过程中，不可避免地会产生活性氧自由基。有人估算这样产生的活性氧自由基大约占总耗氧量的2%。有人认为，健康人应低于2%。

在下列情况下身体内会产生大量活性氧自由基:①组织处于缺血状态；②组织缺血，再恢复血液流通；③剧烈运动；④应激（身体或精神受到刺激或压力）；⑤病毒感染；⑥人体细胞内、外的水分子受到高能放射线（紫外线、X射线、γ射线等）照射，都会产生羟基自由基。

另一部分活性氧自由基是环境和食物中的活性氧自由基随呼吸或饮食进入体内。一氧化氮、二氧化氮是大气污染物。一部分仪器如复印机等在工作中会产生出臭氧，它们和大气中的其他污染物一起在呼吸过程中进入身体。吸烟也可以使身体内产生多种自由基物质。饮用水和食物中含有的活性氧自由基随饮食也会进入体内，例如过多的金属离子、脂质过氧化物等。铁离子和脂质过氧化物反应会生成脂质的过氧化自由基、铁离子，过氧化氢反应会生成羟基自由基。