Ứng kích oxy hóa là một sự mất cân bằng giữa sự sản xuất và hoạt động của các hình thái ôxi hoạt tính và khả năng của cơ thể sống trong việc khử các chất trung gian hoạt tính cao hay sửa chữa các hư hại do những chất này gây ra. Sự nhiễu loạn của trạng thái oxy hóa khử của các mô có thể gây ra các ảnh hưởng độc hại thông qua sự sản sinh của các peroxide và gốc tự do làm hư hại tất cả các thành phần của tế bào, trong đó bao gồm protein, chất béo và DNA. Một số hình thái ôxi hoạt tính có vai trò như các chất báo hiệu trong một hiện tượng gọi là sự báo hiệu oxy hóa khử. Ứng kích oxy hóa là một nguyên nhân gây ra nhiều bệnh ở ngưởi, tỉ như xơ vữa động mạch, bệnh Parkinson, suy tim, nhồi máu cơ tim, bệnh Alzheimer, tâm thần phân liệt, rối loạn thần kinh lưỡng cực, hội chứng nhiễm sắc thể X mỏng manh và hội chứng mệt mỏi kinh niên; tuy nhiên ứng kích oxy hóa trong thời gian ngắn có thể là một yếu tố quan trọng trong việc ngăn chặn lão hóa bằng việc kích thích một quá trình gọi là hiệu ứng hưng phấn độc vật ở ti thể. Các hình thái ôxi hoạt tính cũng được hệ miễn dịch dùng để tiêu trừ các mầm bệnh.