Untuk menyesuaikan diri dengan peralihan dari marin ke kehidupan daratan, tumbuhan terestrial mula menghasilkan antioksidan yang tidak terdapat dalam organisma laut, seperti vitamin C, polifenol, dan tocopherols. Antara 50 dan 200 juta tahun yang lalu, angiosperma berkembang banyak pigmen antioksidan - terutamanya semasa tempoh Jurassic - sebagai pertahanan kimia terhadap spesies oksigen reaktif, hasil sampingan fotosintesis. Pada asalnya, istilah antioksidan khusus merujuk kepada bahan kimia yang menghalang pengurangan oksigen. Pada abad ke -19 dan awal abad ke -20, penyelidikan yang luas memberi tumpuan kepada penggunaan antioksidan dalam proses perindustrian yang penting, seperti mencegah kakisan logam, pembubaran getah, dan pembakaran enjin pembakaran dalaman yang disebabkan oleh pempolimeran bahan api.
Penyelidikan awal mengenai penggunaan biologi antioksidan yang memberi tumpuan kepada bagaimana untuk mencegah kemerosotan yang disebabkan oleh pengoksidaan asid lemak tak tepu. Aktiviti antioksidan boleh diukur dengan hanya mengukur kadar pengoksidaan sekeping lemak dalam bekas oksigen, tertutup. Walau bagaimanapun, dengan penemuan dan pengesahan sifat antioksidan vitamin A, C, dan E, kepentingan antioksidan dalam proses biokimia organisma hidup telah diiktiraf. Penjelajahan mekanisme tindakan antioksidan yang mungkin bermula dengan kesedaran bahawa bahan -bahan dengan aktiviti antioksidan mungkin terdedah kepada pengoksidaan. Dengan mengkaji bagaimana vitamin E menghalang peroksidasi lipid, menjadi jelas bahawa antioksidan bertindak sebagai pengurangan agen dengan bertindak balas dengan spesies oksigen reaktif, dengan itu menghalang mereka daripada merosakkan sel dan mencapai kesan antioksidan mereka.
