Antioxidantvitaminen stabiliseren de vrije radicalen niet. In plaats daarvan doneren ze een elektron aan de vrije radicaal, waardoor het in een stabieler molecuul verandert dat minder cellulaire schade veroorzaakt. Verschillende antioxidantvitamines hebben verschillende chemische eigenschappen waardoor ze dit kunnen bereiken. Vitamine C zal bijvoorbeeld een elektron uit zijn hydroxylgroep (-OH) doneren en daarbij zal de dubbele binding veranderen in een enkele binding. Vitamine A en vitamine E, tocoferolen, werken beide op een vergelijkbare manier:ze doneren een elektron uit hun hydroxylgroep en veranderen een dubbele binding in een enkele binding. Ze doneren meerdere elektronen terwijl hun meerdere dubbele bindingen veranderen in enkele bindingen.