Chất chống oxy hóa là một loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxy hóa chất khác. Sự oxy hóa là loại phản ứng hóa học trong đó electron được chuyển sang chất oxy hóa, có khả năng tạo các gốc tự do sinh ra phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào sinh vật. Chất chống oxy hóa ngăn quá trình phá hủy này bằng cách khử đi các gốc tự do, kìm hãm sự oxy hóa bằng cách oxy hóa chính chúng. Để làm vậy người ta hay dùng các chất khử (như thiol hay polyphenol) làm chất chống oxy hóa.
Dù phản ứng oxy hóa thuộc loại cơ bản trong đời sống nhưng có thể ngăn chặn nó, chẳng hạn động thực vật duy trì hệ thống rất nhiều loại chất chống oxy hóa như glutathione, vitamin C, vitamin E, enzyme catalase, superoxide dismutase, Axít citric. Chất chống oxy hóa yếu hay còn gọi là chất ức chế có thể phá hủy tế bào.