Dersom det blir for mange frie radikaler til at antioksidantene kan ta seg av dem, vil de kunne ukontrollert angripe arvestoffet i cellen slik at cellen dø eller må repareres. Biologen Bruce Ames har anslått at hver celle i kroppen vår angripes av frie radikaler opptil 10 000 ganger pr døgn. Dersom frie radikaler skader DNA'et kan det føre til ukontrollert celledeling og kreft. Forskere tror også at frie radikaler kan føre til oksidasjon av fettstoffer i blodårene og dermed åreforkalking, som igjen kan lede til hjerte- og karsykdommer. Det blir påstått at frie radikaler påvirker aldringsprosessen, men det er gjort kliniske studier som viser at inntak av kosttilskudd forkorter forventet levetid. Enklest å studere har vært virkningen på intermolekylære bindinger i kollagen. UV-stråling og andre kilder til frie radikaler fører til at det dannes flere kovalente bindinger mellom kollagenmolekylene i huden, noe som fører til mindre elastisitet og mer rynket hud. Det hevdes videre at de utløse en del aldersbestemte sykdommer som alzheimers og parkinson og diabetes type 2.