I radicali liberi vengono prodotti dalle cellule vasali residenti e da quelle infiammatorie sia in sede intracellulare che in quella extracellulare: nel primo caso essi si comportano da messaggeri intracellulari e modulano la funzionalità cellulare, nel secondo caso agiscono sulle strutture tissutali. Quando la loro produzione eccede la capacità dei sistemi di neutralizzazione, i radicali liberi divengono causa di disfunzione (es. disfunzione endoteliale) e di danno cellulare e tissutale, in quanto essi reagiscono con carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici (DNA e RNA) alterandone la struttura ed eventualmente la funzione; inoltre la sottrazione o la cessione di un elettrone alle altre molecole vicine trasforma queste in radicali liberi e innesca così reazioni a catena. I ROS posso interagire con le basi degli acidi nucleici, con gli aminoacidi delle proteine e con i doppi legami degli acidi grassi insaturi.