ตามความสามารถในการละลายของสารต้านอนุมูลอิสระ สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: น้ำ-สารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายน้ำได้และไขมัน-สารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายน้ำได้ น้ำ-สารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายได้มักจะพบในเมทริกซ์ของไซโตพลาสซึมและพลาสมา ในขณะที่-สารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายได้ในไขมันจะปกป้องลิปิดของเยื่อหุ้มเซลล์จากการเกิดเปอร์ออกซิเดชัน สารประกอบเหล่านี้สามารถสังเคราะห์ทางชีวภาพในร่างกายมนุษย์หรือกินเข้าไปทางอาหาร สารต้านอนุมูลอิสระต่างๆ จะกระจายอยู่ในของเหลวในร่างกายและเนื้อเยื่อในระดับความเข้มข้นหนึ่ง กลูตาไธโอนและโคเอ็นไซม์ Q10 ส่วนใหญ่พบในเซลล์ ในขณะที่สารต้านอนุมูลอิสระอื่นๆ เช่น กรดยูริกมีการกระจายอย่างกว้างขวางมากขึ้น (ดูรายละเอียดในตารางด้านล่าง) สารต้านอนุมูลอิสระบางชนิดมีอยู่ในเนื้อเยื่อของร่างกายบางชนิดเท่านั้น เนื่องจากมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ อีกทั้งยังมีเชื้อโรคและปัจจัยก่อโรคที่สำคัญอีกด้วย
สารประกอบบางชนิดประสานและคีเลตกับโลหะทรานสิชันเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะเร่งการผลิตอนุมูลอิสระในเซลล์ ดังนั้นจึงมีบทบาทในการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ จุดสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในวิธีการต้าน-การป้องกันออกซิแดนท์นี้คือการแยกไอออนของเหล็กผ่านคีเลชั่นที่ประสานกัน เนื่องจากไอออนของเหล็กเป็นกุญแจสำคัญใน-โปรตีนที่จับกับธาตุเหล็ก เช่น ทรานเฟอร์รินและเฟอร์ริติน . ซีลีเนียมและสังกะสีโดยทั่วไปถือเป็นสารอาหารต้านอนุมูลอิสระ องค์ประกอบทั้งสองนี้ไม่มีผลต้านอนุมูลอิสระ แต่สามารถมีบทบาทในการทำงานของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระบางชนิด
