Cara kerja antioksidan berhubungan dengan cara kerja radikal bebas. Radikal bebas dalam tubuh berupa molekul yang memiliki elektron bebas, di mana seharusnya elektron berpasang-pasangan. Elektron bebas ini membuat radikal bebas menjadi sangat reaktif sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada sel di sekitarnya. Karena sifat elektron yang berpasang-pasangan, elektron bebas yang terdapat pada molekul radikal bebas ini dapat mendonorkan elektron atau menerima elektron dari molekul sel tubuh yang sehat. Molekul sel tubuh yang sehat kemudian akan bersifat sama seperti radikal bebas sehingga menimbulkan banyak radikal bebas lainnya. Radikal bebas yang reaktif kemudian mempengaruhi membran hingga inti sel dan merusak komponen-komponen yang terdapat di dalam suatu sel, memicu sel untuk menghancurkan dirinya sendiri. Meskipun dapat menyerang semua jenis sel, radikal bebas terutama menyerang sel lemak, sel asam nukleat, dan protein.
Fungsi utama antioksidan adalah mendonorkan elektron pada elektron tidak berpasangan yang terdapat di molekul radikal bebas, mencegah elektron bebas tersebut untuk menarik elektron dari sel tubuh yang sehat. Yang istimewa dari kerja antioksidan adalah setelah memberikan elektron, antioksidan tidak akan berubah menjadi radikal bebas seperti jika sel lain yang memberi elektron. Sehingga kerja antioksidan seperti menetralisir sifat reaktif molekul radikal bebas.
