Stan, w którym zaburzeniu ulega równowaga pomiędzy wolnymi rodnikami, a antyoksydantami w ustroju. Wolne rodniki to atomy lub cząsteczki będące produktem ubocznym utleniania, które posiadają niesparowane elektrony, co zwiększa ich reaktywność, wchodząc w reakcje między innymi z białkami, niszcząc tym samym struktury takie jak błony komórkowe czy DNA lub RNA.

Proces ten może doprowadzić do śmierci komórki, a w zapobieganiu mu skutecznie pomagają przeciwutleniacze, które jak sama nazwa wskazuje zapobiegają procesom utleniania. W prawidłowych warunkach działania organizmu wolne rodniki i przeciwutleniacze znajdują się w stanie równowagi, lecz zdarzają się sytuacje, w których może on zostać zaburzony. Jeśli nie dostarczamy z dietą odpowiedniej podaży antyoksydantów i spadnie ich stężenie lub wzrośnie częstość powstawania w wyniku utleniania, ilość wolnych rodników dochodzi do tak zwanego stresu oksydacyjnego. Uszkodzeniu ulegają głównie białka, DNA, i ściany naczyń krwionośnych. W następstwie cholesterol z wapniem powoduje powstawanie blaszek miażdżycowych w ścianach tętnic, co powoduje rozwój miażdżycy. W wyniku atakowania przez wolne rodniki DNA dochodzi w nim do mutacji, namnażają się zmienione komórki, mogące mieć wpływ na rozwój i wzrost komórek nowotworowych. Dodatkowo przewaga wolnych rodników nad przeciwutleniaczami w organizmie przyspiesza starzenie się skóry przez naruszenie włókien kolagenowych, niszczy barierę ochronną, przez co naskórek staje się wysuszony i podrażniony. Zjawisko stresu oksydacyjnego zwiększa też ryzyko wystąpienia nagłych epizodów sercowych, udarów mózgu, chorób układu krążenia, zaćmy, łuszczycy, niewydolności nerek, a także przewlekłej obturacyjnej choroby płuc.

W celu zapobiegania i leczenia stresu oksydacyjnego należy stosować dietę wymiatającą wolne rodniki, która charakteryzuje się dużą zawartością produktów bogatych w antyoksydanty, czyli głównie witaminy A, C i E, beta-karoten, likopen, polifenole i flawonoidy. Najlepszym źródłem antyoksydantów są świeże warzywa i owoce. Poleca się cytrusy, czarną porzeczkę, brukselkę, szpinak, pomidory, paprykę czy grejpfruty. Ważne jest też, aby palacze papierosów zwiększali ilość antyoksydantów, a konkretnie potrajali ilość spożywanej witaminy C razem z dietą, w porównaniu z osobami niepalącymi, ponieważ nałogowe palenie sprzyja kumulacji wolnych rodników w organizmie.