Antioksidanti so snovi, za katere nekateri verjamejo, da lahko ščitijo celice, da ne postanejo rakave, tako da stabilizirajo nestabilne molekule, znane kot prosti radikali, ki naj bi prispevali k boleznim, kot sta rak in bolezni srca. Različne študije so se osredotočile na to razmerje med antioksidanti in rakom, te študije pa so prinesle različne rezultate. Neskladje med sklepi je nekatere ljudi v znanstveni skupnosti privedlo do dvomov o učinkovitosti uporabe antioksidantov pri poskusu boja proti raku ali preprečevanju raka.
V telesu antioksidanti delujejo kot obramba pred škodljivimi učinki prostih radikalov. Prosti radikali so nestabilni, zato lahko poškodujejo celice, beljakovine in druge genetske materiale, kot je DNK, kar vodi do številnih zdravstvenih težav. Znano je, da encimi, ki so beljakovine v telesu, vsebujejo antioksidante, prav tako hranila, kot so vitamini A, C in E, selen in beta karoten. V nekaterih študijah so ta hranila dajali bolnikom, da bi raziskali odnos med antioksidanti in rakom.
V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so raziskave preprečevanja raka preučevale učinke kombinacije antioksidantov, danih zdravim moškim in ženskam, za katere je veljalo, da so izpostavljeni velikemu tveganju za razvoj raka želodca. Rezultati so pokazali, da je uporaba antioksidantov znatno zmanjšala verjetnost raka želodca in drugih vrst raka. Posledično je bila ugotovljena povezava med antioksidanti in preprečevanjem raka.
Nasprotno pa so druge raziskave, opravljene na moških kadilcih sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja, pokazale, da se je stopnja pljučnega raka znatno povečala z dodajanjem beta karotena. Ugotovljeno je bilo, da dodajanje vitamina E ni imelo niti škodljivega niti koristnega vpliva na vzorčno skupino. Posledično je postalo razmerje med antioksidanti in preprečevanjem raka vprašljivo in klinična preskušanja so od takrat poskušala nadalje analizirati in ovrednotiti to razmerje.
Številne bolnike z rakom dojk verjamejo, da bodo z jemanjem antioksidantnih dodatkov zaščitene pred ponavljajočimi se tumorji in da bi lahko ublažili stranske učinke zdravljenja raka dojke. Nekateri onkologi pa menijo, da bi se morale ženske, ki prejemajo nekatera zdravila za kemoterapijo in obsevanje, izogibati uporabi teh dodatkov med zdravljenjem, saj bi lahko negativno vplivale na rezultate. Zdravljenje s sevanjem in nekatera zdravila za kemoterapijo delujejo tako, da pomagajo proizvajati proste radikale, ki lahko napadajo rakave celice. Znano je, da antioksidanti uničujejo proste radikale, zato je mnenje nekaterih ljudi iz medicinske stroke, da lahko prehranska dopolnila moti zdravljenje.