海洋生物から陸生生物への移行に適応するために、陸生植物はビタミンC、ポリフェノール、トコフェロールなど、海洋生物には見られない抗酸化物質を生産し始めました。 5,000 万年から 2 億年前にかけて、被子植物は光合成の副産物である活性酸素種に対する化学防御として、-特にジュラ紀に-多くの抗酸化色素を進化させました。もともと、抗酸化物質という用語は、酸素の枯渇を防ぐ化学物質を特に指しました。 19 世紀後半から 20 世紀初頭にかけて、金属の腐食、ゴムの加硫、燃料の重合による内燃機関の汚れの防止など、重要な工業プロセスにおける酸化防止剤の使用に焦点を当てた広範な研究が行われました。
抗酸化物質の生物学的利用に関する初期の研究は、不飽和脂肪酸の酸化によって引き起こされる腐敗を防ぐ方法に焦点を当てていました。抗酸化活性は、酸素を供給した密閉容器内の脂肪片の酸化速度を測定するだけで測定できます。しかし、ビタミン A、C、および E の抗酸化特性の発見と確認により、生物の生化学的プロセスにおける抗酸化物質の重要性が認識されました。抗酸化物質の考えられる作用機序の探求は、抗酸化活性を持つ物質自体が酸化されやすい可能性があるという認識から始まりました。ビタミンEが脂質の過酸化をどのように防ぐかを研究することで、抗酸化物質が活性酸素種と反応して還元剤として働き、それによって細胞の損傷を防ぎ、抗酸化効果を発揮することが明らかになりました。