医学术语“氧化应激”是指细胞中自由基数量过多需要被细胞的抗氧化剂中和时，体内的氧化与抗氧化作用出现失衡。细胞可以尽可能多地生成抗氧化剂，但是最终将发生氧化性损伤。有些疾病是直接由氧化性损伤导致的，而其余的疾病可能先破坏细胞和组织，然后诱发氧化损伤。
氧化应激可能是冠心病的关键原因：白细胞吸收血液中的胆固醇后，动脉中会形成动脉粥样硬化脂肪斑块。白细胞吸收的胆固醇被氧化成为“坏胆固醇”(即低密度脂蛋白)。出现这一现象的原因可能是自由基氧化了胆固醇，动脉硬化的进程由此开始。也许氧化应激是糖尿病及其继发病症的重要因素，比如会导致动脉粥样硬化的风险加大。此外，它还可能与阿尔兹海默症之间存在某种关联。
有证据表明，如果能获得足量的抗氧化剂，免疫系统会更好地发挥功能：在抗氧化剂保护下，中性粒细胞似乎可以免受自由基的破坏。维生素Ｃ和维生素E是守护中性粒细胞的利剑：它们防止白细胞自残。抗氧化剂可以消炎，显然对长期性自身免疫性疾病的治疗有积极影响，比如类风湿性关节炎、炎症性肠病。另外，抗氧化剂还能防治白内障和视网膜受损。
与大多数其他疾病一样，癌症也是内在的遗传因素(比如容易致癌的基因)和外在的环境因素共同作用的结果，后者可能会导致DNA变异。关于饮食和癌症的早期研究的焦点是食品中潜在的致癌物质(致癌化合物)，但是到了20世纪70年代，研究重点转移到识别食物中抗癌的物质。自由基不但能直接摧毁细胞中的DNA，还能破坏掉修复DNA的酶。
受损的DNA将细胞转化为肿瘤细胞，忘掉它最初的使命(作为皮肤细胞、肺细胞或者肠道细胞的使命)开始不受控制地分裂。抗氧化剂可以降低自由基致癌的风险，这个说法听起来符合逻辑。流行病学研究似乎能支持这一观点：水果和蔬菜中含有丰富的抗氧化维生素、类*酮、酚类，还有各种微量元素(它们是构成抗氧化酶的成分)，多多食用的话可以将全身各处的癌症发病率降低30%~50%。水果蔬菜吃得少的人患癌风险增加了一倍。
癌症对人体任何一处组织和器官都有影响。虽说如此，令人惊奇的是，饮食中有益和有害的物质也同样对所有人体组织和器官有效。蔬菜和水果似乎可以降低人体任何一个部位的癌变风险；而吸烟、酗酒、肥胖则产生相反效果。
英国人食用的蔬菜水果数量不到地中海地区居民的一半，所以英国的癌症发病率很高。如果吃太多红肉和处理过的肉，患癌症(或者变得肥胖)的风险会加大。过量饮酒是食道癌、肝癌、乳腺癌的致病风险因素。至于我们从哪里摄取抗氧化剂这个问题，有证据证明，饮食是重中之重：补品不会有太大的效果，有的补品如果摄入剂量太高甚至可能有害。
通常来说，很难指出产生积极效果的是哪些营养成分，也很难弄清楚是否是抗氧化剂的组合效果。在了解到更多情况之前，摄入抗氧化剂的最佳方法就是多吃水果、蔬菜等“天然”物质，可能就算了解情况后也要这样做。无论产生效果的是什么独特的营养成分或者营养成分的组合，在饮食中加入足量的水果和蔬菜会对人体有好处，这点是可以确定的。
实际上，人们对各种蔬菜和水果做过测试，知道其中哪几种抗氧化效果最强。水果、坚果和豆类位列第一阵营：碧根果、红腰豆、核桃、榛子、蔓越莓、西梅干、黑莓和覆盆子都是富含抗氧化剂的食品。绿叶菜同样也含有丰富的抗氧化剂：羽衣甘蓝、菠菜、芽甘蓝和西兰花，即便没有家长们说的那么好，抗氧化剂的含量也毫不逊色。但是，诸如“黑莓和葡萄谁的抗氧化效果更胜一筹”或者“西兰花和菠菜谁的抗氧化剂含量高”这样的问题就不必深究了。如果你对各种水果蔬菜来者不拒，并且均衡饮食，那你就有足够的武器对抗自由基了。