เพื่อปรับให้เข้ากับวิวัฒนาการจากสิ่งมีชีวิตในทะเลสู่สิ่งมีชีวิตบนบกพืชบกเริ่มผลิตสารต้านอนุมูลอิสระเช่นวิตามินซีโพลีฟีนอลและโทโคฟีรอลที่สิ่งมีชีวิตในทะเลไม่มี ในช่วงวิวัฒนาการของ 50 ถึง 200 ล้านปีที่ผ่านมาพืช angiosperm พัฒนาเม็ดสีธรรมชาติต้านอนุมูลอิสระจํานวนมาก -- โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุค Jurassic -- เป็นวิธีการทางเคมีที่จะต่อต้านผลพลอยได้ชนิดออกซิเจนปฏิกิริยาของการสังเคราะห์แสง สารคลาส แต่เดิมคําว่าสารต้านอนุมูลอิสระหมายถึงสารเคมีที่สามารถป้องกันการใช้ออกซิเจนโดยเฉพาะ ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19 จนถึงต้นศตวรรษที่ 20 การวิจัยอย่างกว้างขวางมุ่งเน้นไปที่การใช้สารต้านอนุมูลอิสระในกระบวนการผลิตที่สําคัญในอุตสาหกรรมเช่นการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะการวัลคาไนซ์ยางและการเผาไหม้เครื่องยนต์สันดาปภายในที่เกิดจากการพอลิเมอไรเซชันเชื้อเพลิง
การวิจัยในช่วงต้นเกี่ยวกับสารต้านอนุมูลอิสระทางชีวภาพมุ่งเน้นไปที่วิธีการใช้สารต้านอนุมูลอิสระเพื่อหลีกเลี่ยงกลิ่นหืนที่เกิดจากการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัว กิจกรรมต้านอนุมูลอิสระสามารถวัดได้ด้วยวิธีง่ายๆในการวัดอัตราการเกิดออกซิเดชันของไขมันในภาชนะที่มีออกซิเจน อย่างไรก็ตามด้วยการค้นพบและยืนยันวิตามิน A, C และ ซึ่งมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระผู้คนได้ตระหนักถึงความสําคัญของสารต้านอนุมูลอิสระที่มีบทบาททางชีวเคมีในสิ่งมีชีวิต หลังจากตระหนักถึงความจริงที่ว่าสารที่มีกิจกรรมต้านอนุมูลอิสระอาจออกซิไดซ์ได้ง่ายการสํารวจกลไกที่เป็นไปได้ของสารต้านอนุมูลอิสระเริ่มขึ้นก่อน โดยการศึกษาว่าวิตามินอีช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันของไขมันเป็นที่ชัดเจนว่าสารต้านอนุมูลอิสระเป็นสารลดปฏิกิริยาทําปฏิกิริยากับสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยาเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยากับเซลล์และบรรลุผลต้านอนุมูลอิสระ
