A tengeri életről a szárazföldi életre való átmenethez való alkalmazkodás érdekében a szárazföldi növények olyan antioxidánsokat kezdtek termelni, amelyek nem találhatók meg a tengeri élőlényekben, például C-vitamint, polifenolokat és tokoferolokat. 50 és 200 millió évvel ezelőtt a zárvatermők számos antioxidáns pigmentet fejlesztettek ki, -különösen a jura időszakban- a fotoszintézis melléktermékének számító reaktív oxigénfajták elleni kémiai védekezésként. Eredetileg az antioxidáns kifejezés kifejezetten azokra a vegyszerekre vonatkozott, amelyek megakadályozták az oxigénhiányt. A 19. század végén és a 20. század elején kiterjedt kutatások középpontjában az antioxidánsok olyan fontos ipari folyamatokban való felhasználása állt, mint a fémkorrózió, a gumi vulkanizálása és a belső égésű motorok üzemanyag-polimerizációja által okozott elszennyeződésének megakadályozása.
Az antioxidánsok biológiai felhasználásával kapcsolatos korai kutatások arra irányultak, hogyan lehet megelőzni a telítetlen zsírsavak oxidációja által okozott avasodást. Az antioxidáns aktivitás mérhető egyszerűen egy zsír oxidációs sebességének mérésével egy oxigénnel dúsított, lezárt tartályban. Az A-, C- és E-vitamin antioxidáns tulajdonságainak felfedezésével és megerősítésével azonban felismerték az antioxidánsok fontosságát az élő szervezetek biokémiai folyamataiban. Az antioxidánsok lehetséges hatásmechanizmusainak feltárása azzal a felismeréssel kezdődött, hogy az antioxidáns hatású anyagok maguk is oxidációra érzékenyek lehetnek. Annak tanulmányozása során, hogy az E-vitamin hogyan akadályozza meg a lipidperoxidációt, világossá vált, hogy az antioxidánsok redukálószerként működnek a reaktív oxigénfajtákkal reagálva, ezáltal megakadályozzák, hogy károsítsák a sejteket, és elérjék antioxidáns hatásukat.
