抗氧化剂的作用机理是比较复杂的，存在着多种可能性。

⑴有的抗氧化剂是由于本身极易被氧化，首先与氧反应，从而保护了食品，如VE。

⑵有的抗氧化剂可以放出氢离子将油脂在自动氧化过程中所产生的过氧化物分解破坏，使其不能形成醛或酮的产物，如硫代二丙酸二月桂酯等。

⑶有些抗氧化剂可能与其所产生的过氧化物结合，形成氢过氧化物，使油脂氧化过程中断，从而阻止氧化过程的进行，而本身则形成抗氧化剂自由基，但抗氧化剂自由基可形成稳定的二聚体，或与过氧化自由基ROO–结合，形成稳定的化合物。