Kopenske rastline so začele proizvajati antioksidante, ki jih morski organizmi ne najdejo, kot so vitamin C, polifenoli in tokoferoli, da bi se prilagodile svojemu razvoju iz morskega v kopensko življenje. Pred 50 milijoni do 200 milijoni let so kritosemenke razvile številne naravne antioksidativne pigmente-zlasti v jurskem obdobju-kot kemično sredstvo za boj proti reaktivnim kisikovim vrstam, stranskim produktom fotosinteze. Prvotno se je izraz "antioksidant" posebej nanašal na kemične snovi, ki preprečujejo pomanjkanje kisika. V poznem 19. in zgodnjem 20. stoletju so se obsežne raziskave osredotočile na uporabo antioksidantov v pomembnih industrijskih procesih, kot je preprečevanje korozije kovin, vulkanizacija gume in nabiranje v motorjih z notranjim zgorevanjem, ki ga povzroča polimerizacija goriva.
Zgodnje biološke raziskave antioksidantov so se osredotočale na to, kako jih uporabiti za preprečevanje žarkosti, ki jo povzroča oksidacija nenasičenih maščobnih kislin. Antioksidativno aktivnost bi lahko izmerili s preprosto metodo: kos maščobe postavite v -s kisikom napolnjeno, zaprto posodo in določite stopnjo oksidacije. Z odkritjem in potrditvijo vitaminov A, C in E, ki imajo antioksidativne lastnosti, pa se je pokazal pomen antioksidantov v biokemičnih procesih živih organizmov. Ko je bilo ugotovljeno, da se snovi z antioksidativnim delovanjem zlahka oksidirajo, se je začelo raziskovanje možnih mehanizmov delovanja antioksidantov. S preučevanjem, kako vitamin E preprečuje peroksidacijo lipidov, je bilo razjasnjeno, da antioksidanti kot reducenti preprečujejo poškodbe celic z reakcijo z reaktivnimi kisikovimi spojinami in tako dosežejo svoj antioksidativni učinek.