Reaktivne kisikove vrste (ROS) so molekule, ki vsebujejo element kisik in so kemično zelo aktivne. Te molekule, ki imajo lahko številne oblike, dosežejo to reaktivnost zaradi ene skupne značilnosti: prisotnosti elektrona, ki ima samo eno vez. Elektroni v tem stanju imajo močno težnjo, da poskušajo tvoriti močnejše vezi, kar vodi do kemičnih reakcij. Reaktivne kisikove vrste so lahko tako preproste kot molekule superoksida (O2-) ali bolj zapletene molekule, kot je vodikov peroksid (H2O22). Te molekule, včasih imenovane oksidanti ali prosti radikali, se nahajajo v človeškem telesu in se tako uporabljajo kot tvorijo s celičnimi procesi.
Celice človeškega telesa uporabljajo molekule superoksida pri pretvorbi hrane v energijo in drugih presnovnih funkcijah. Ti biokemični procesi so zelo zapleteni, vendar se mnogi od njih začnejo tako, da se molekule superoksida pretvorijo v druge reaktivne kisikove vrste, ki se nato uporabijo v nadaljnjih reakcijah. Telo ima naravna sredstva za ravnanje s temi molekulami, saj številni encimi služijo namenu, da jih nevtralizirajo ali pretvorijo v manj reaktivno obliko. Preveliko število reaktivnih kisikovih molekul je potencialno škodljivo in naj bi prispevalo k številnim procesom, ki uničujejo človeške celice, DNK in sčasoma splošno zdravje. Številna živila in druga prehranska dopolnila se tržijo kot vsebujejo antioksidante, ki so snovi, ki nevtralizirajo presežne molekule reaktivnih kisikovih vrst in preprečujejo, da bi poškodovali telo.
Molekule, kot so reaktivne kisikove vrste, se lahko vnesejo v telo na več načinov, vendar se vnašajo predvsem z zrakom, ki ga dihamo. Cigaretni dim in industrijski izpušni plini vsebujejo velike količine teh vrst molekul, za katere je znano, da poškodujejo človeška tkiva, zlasti pljuča. Ozon (O3, naravna molekula, je tudi zelo kemično reaktiven, čeprav je v zemeljski atmosferi prisoten le v majhnih količinah.
Reaktivne kisikove vrste lahko poškodujejo človeško DNK z reakcijo z beljakovinami v DNK nizih. To škodo je včasih mogoče popraviti z naravno obrambo telesa, vendar je ta obramba nepopolna, in ko popravila ne uspe, lahko škoda povzroči genetske mutacije. Oksidativna poškodba DNK lahko povzroči zmanjšano aktivnost encimov in je povezana z rakom. Ta možnost poškodb telesnih celic in tkiv zaradi presežka nekaterih reaktivnih kisikovih vrst v kombinaciji s potrebo po določenem številu nekaterih molekul ROS ustvarja nekakšen paradoks. Telo potrebuje in uporablja nekatere vrste teh molekul za osnovne presnovne funkcije, vendar je presežek lahko škodljiv.