Antioksidantvitaminer stabiliserer ikke frie radikaler. I stedet donerer de et elektron til det frie radikalet, og gjør det til et mer stabilt molekyl som utgjør mindre cellulær skade. Ulike antioksidantvitaminer har forskjellige kjemiske egenskaper som gjør at de kan oppnå dette. Vitamin C vil for eksempel donere et elektron fra dets hydroksyl (-OH), og i prosessen vil dets dobbeltbinding endres til en enkeltbinding. Vitamin A og vitamin E, som er tokoferoler, fungerer begge på lignende måte, donerer et elektron fra hydroksylgruppen og endrer en dobbeltbinding til en enkeltbinding. De donerer flere elektroner når deres multiple dobbeltbindinger endres til enkeltbindinger.
