Kara bitkileri, deniz yaşamından kara yaşamına doğru evrimlerine uyum sağlamak için, deniz organizmalarında bulunmayan C vitamini, polifenoller ve tokoferoller gibi antioksidanlar üretmeye başladı. 50 ila 200 milyon yıl önce, kapalı tohumlular, fotosentezin yan ürünleri olan reaktif oksijen türleriyle mücadele etmek için kimyasal bir araç olarak,-özellikle Jura döneminde-birçok doğal antioksidan pigmenti geliştirdiler. Başlangıçta "antioksidan" terimi özellikle oksijen tükenmesini önleyen kimyasal maddelere atıfta bulunuyordu. 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın başlarında, kapsamlı araştırmalar, metal korozyonunu, kauçuğun vulkanizasyonunu ve içten yanmalı motorlarda yakıt polimerizasyonunun neden olduğu birikimi önlemek gibi önemli endüstriyel işlemlerde antioksidanların kullanımına odaklandı.
Antioksidanlar üzerine yapılan ilk biyolojik araştırmalar, doymamış yağ asitlerinin oksidasyonunun neden olduğu ekşimeyi önlemek için bunların nasıl kullanılacağına odaklanmıştı. Antioksidan aktivite basit bir yöntemle ölçülebilir: Bir parça yağın oksijen- dolu, kapalı bir kaba yerleştirilmesi ve oksidasyon oranının belirlenmesi. Ancak antioksidan özelliklere sahip olan A, C ve E vitaminlerinin keşfedilip onaylanmasıyla antioksidanların canlı organizmaların biyokimyasal süreçlerindeki önemi ortaya çıktı. Antioksidan aktiviteye sahip maddelerin kolaylıkla oksitlenebileceği fark edildikten sonra antioksidanların olası etki mekanizmalarının araştırılmasına başlandı. E vitamininin lipit peroksidasyonunu nasıl önlediği araştırılarak antioksidanların indirgeyici ajanlar olarak reaktif oksijen türleriyle reaksiyona girerek hücre hasarını önlediği ve böylece antioksidan etki elde ettiği ortaya çıktı.
