Così come avviene per i composti chimici antiossidanti anche le cellule sono protette contro lo stress ossidativo, grazie ad una rete interattiva di enzimi antiossidanti. Qui, il superossido rilasciato dai processi come la fosforilazione ossidativa è dapprima convertito a perossido di idrogeno e successivamente ridotto ad acqua. Questa via metabolica di detossificazione è il risultato dell'azione di più enzimi, con le superossido dismutasi che catalizzano il primo stadio e poi catalasi e varie perossidasi che rimuovono il perossido di idrogeno. Come per i metaboliti antiossidanti, i contributi di questi enzimi sono difficilmente separabili gli uni dagli altri, ma la generazione di topi transgenici con un solo enzima antiossidante può essere informativa.