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抗氧化劑（ Antioxidants）是阻止氧氣不良影響的物質。它是一類能幫助捕獲並中和自由基，從而驅除自由基對人體損害的一類物質。人體的抗氧化劑有自身合成的，也有由食物供給的。較強的抗氧化劑如愛斯特 ASTA（astaxanthin的簡稱）等，一般人類無法合成，必須從食物中等攝取。

由於不同的抗氧化劑對各種活性氧物種的反應活性不同，所以衡量抗氧化劑的抗氧化性不是一個簡單的過程。在食品科學中，抗氧化能力指數（oxygen radical absorbance capacity，ORAC）已經成為衡量食品、果汁和添加劑抗氧化能力的主要主要標準 。其他的一些測定方法包括Folin-Ciocalteu試劑法和等效抗氧化容量分析法（Trolox equivalent antioxidant capacity assay）。

包括蔬菜、水果、穀物、蛋類、肉類、豆類和堅果在內的許多食物中都含有抗氧化劑。像番茄紅素和維生素C這樣的抗氧化劑易在長時間的儲存和烹煮下受到破壞。相比之下其他一些抗氧化劑比如全麥穀物和茶葉等食品中含有的多酚類抗氧化劑更為穩定。加工或烹飪食品對其中所含抗氧化劑的影響是較為複雜的，既可能增加抗氧化劑的生物利用度，比如蔬菜中的油溶性類胡蘿蔔素用油烹飪後更易被吸收利用；也可能因加工過程中暴露於空氣中而使抗氧化劑受到損失。

抗氧化劑作為食品添加劑可以幫助對抗食品變質。暴露在空氣和陽光下是食物氧化的兩大因素，所以為此可以將食物避光保存和存放在密封容器中，或者像黃瓜那樣塗蠟包裹儲藏。然而，氧氣對於植物的呼吸作用也是十分重要的，將植物類食品在厭氧環境下存放後會產生難聞的氣味和難看的顏色，所以新鮮的水果和蔬菜一般都儲放在含8%氧氣的環境下。抗氧化劑是也是十分重要的防腐劑，不同於由細菌和真菌造成的食品變質，冰凍或冷藏食物仍然能被相對較快的氧化。這些有抗氧化作用的防腐劑包括天然的維生素C和維生素和人工合成的沒食子酸丙酯、TBHQ、BHT和丁基羥基茴香醚。