這些粒子相當微小，由于存在未配對的自由電子，而十分活躍。過高的活性氧水平會對細胞和基因結構造成損壞。活性氧，為含氧的，具有化學活性的分子。包括氧離子(oxygen ion)及過氧化氫(peroxide).因為核外的未配對電子的存在，具有很強的化學反應活性。
ROS是正常氧代謝的副產物，并且在細胞信號傳導，和保持機體恒常性起很大作用。然而，在時間以及外界環境影響下（例，暴露于紫外線(UV exposure)或熱源(heat exposure)下等），ROS的量會急劇增多。
引起這種改變的原因有可能是由于明顯的細胞結構的損壞。這種顯現，被稱為氧化應激。ROS也可能由外界的因素生成，如致電離輻射。