Antioksidan buah delima adalah salah satu alasan utama orang mengonsumsi buah eksotis ini. Antioksidan ini disebut polifenol, dan dianggap membantu tubuh dalam mencegah proses oksidasi yang berpotensi merusak sel. Efek kesehatan yang menguntungkan dari antioksidan delima telah diamati dalam percobaan laboratorium, tetapi fungsinya dalam tubuh manusia masih diperdebatkan.
Antioksidan adalah sejenis molekul yang mencegah oksidasi di dalam sel. Antioksidan polifenol sangat terwakili dalam buah delima. Namun, ellagitannin, salah satu jenis polifenol, merupakan mayoritas kandungan polifenol buah delima. Setelah diserap ke dalam tubuh, ellagitannin diubah menjadi bahan kimia lain, dengan sifat dan efek yang tidak diketahui, di dalam saluran pencernaan .
Studi menunjukkan bahwa buah delima efektif dalam mengurangi kemungkinan mengembangkan penyakit jantung dan kanker. Namun, bukan hanya keberadaan antioksidan delima yang menyelesaikan ini. Jauh lebih mungkin bahwa manfaat kesehatan seperti itu disebabkan oleh susunan kimiawi buah delima secara keseluruhan dan efek komposisi total buah delima pada tubuh manusia.
Efek pasti yang dimiliki antioksidan pada tubuh manusia tidak jelas. Para ilmuwan mengetahui proses apa yang mampu dilakukan antioksidan secara in vitro, artinya dalam pengaturan laboratorium yang terkontrol. Namun, mereka tidak yakin tentang peran pasti yang mereka mainkan secara in vivo, atau dalam organisme hidup yang sebenarnya. Masalah terus-menerus yang dihadapi para ilmuwan adalah ketidakmampuan untuk mengikuti dan mengukur antioksidan spesifik yang berjalan melalui tubuh, dikelilingi oleh banyak bahan kimia lain dan berinteraksi dengan berbagai proses.
Seharusnya manfaat antioksidan delima termasuk pencegahan penyakit jantung dan kanker. Mereka juga diyakini memiliki sifat anti-penuaan dan untuk meningkatkan kesehatan yang lebih baik secara keseluruhan. Ada banyak antioksidan lain yang dapat digunakan tubuh manusia, masing-masing mengurangi kemungkinan terjadinya oksidasi yang berbahaya. Oksidasi adalah bagian penting dari kehidupan sel, jadi penting untuk mengkonsumsi diet seimbang dari makanan kaya antioksidan bersama dengan nutrisi lainnya.
Beberapa produsen makanan kesehatan merasa lebih ekonomis untuk mengekstrak ellagitanin yang ditemukan dalam buah delima dan menambahkannya ke suplemen daripada menggunakan jus buah delima yang sebenarnya. Produk-produk ini terjual dengan cepat karena strategi pemasaran seperti janji harapan hidup yang lebih lama. Studi ilmiah, bagaimanapun, telah menyimpulkan bahwa lebih mungkin bahwa manfaat kesehatan buah berasal dari buah secara keseluruhan dan bukan antioksidan saja.