Reactive oxygen species (ROS) är molekyler som innehåller grundämnet syre och är kemiskt mycket aktiva. Dessa molekyler, som kan ta ett antal former, uppnår denna reaktivitet på grund av en gemensam egenskap: närvaron av en elektron som bara har en enkelbindning. Elektroner i detta tillstånd har en stark tendens att försöka bilda starkare bindningar, vilket leder till kemiska reaktioner. Reaktiva syrearter kan vara så enkla som molekyler av superoxid (O2-) eller mer komplexa molekyler, som väteperoxid (H2O22). Dessa molekyler, ibland kallade oxidanter eller fria radikaler, finns i människokroppen och både utnyttjas och bildas av cellulära processer.
Människokroppens celler använder superoxidmolekyler i sin omvandling av mat till energi och andra metaboliska funktioner. Dessa biokemiska processer är mycket komplexa, men många av dem börjar med att superoxidmolekyler omvandlas till andra reaktiva syrearter, som sedan används i ytterligare reaktioner. Kroppen har naturliga medel för att hantera dessa molekyler, eftersom många enzymer tjänar syftet att neutralisera dem eller omvandla dem till en mindre reaktiv form. Ett överflöd av reaktiva syremolekyler är potentiellt skadligt och tros bidra till många processer som är destruktiva för mänskliga celler, för DNA och, så småningom, för den allmänna hälsan. Många livsmedel och andra kosttillskott marknadsförs som innehållande antioxidanter, som är ämnen som neutraliserar överskott av reaktiva syremolekyler, vilket hindrar dem från att skada kroppen.
Molekyler som reaktiva syrearter kan införas i kroppen på ett antal sätt men introduceras främst genom luften vi andas. Cigarettrök och industriella avgaser innehåller stora mängder av dessa typer av molekyler, som är kända för att vara skadliga för mänsklig vävnad, särskilt lungorna. Ozon (O3, en naturligt förekommande molekyl, är också mycket kemiskt reaktiv, även om den endast finns i små mängder i jordens atmosfär.
Reaktiva syrearter kan skada mänskligt DNA genom att reagera med proteiner som finns i DNA-strängar. Denna skada kan ibland repareras av kroppens naturliga försvar, men dessa försvar är ofullkomliga, och när reparationerna misslyckas kan skadan leda till genetiska mutationer. Oxidativ skada på DNA kan orsaka minskad enzymaktivitet och har kopplats till cancer. Denna potential för skada på kroppens celler och vävnader, på grund av ett överskott av några reaktiva syrearter i kombination med en nödvändighet av ett visst antal av vissa ROS-molekyler, skapar en slags paradox. Kroppen behöver och använder vissa typer av dessa molekyler för grundläggande metaboliska funktioner, men ett överskott kan vara skadligt.