Antioksidativni vitamini ne stabilizirajo prostih radikalov. Namesto tega donirajo elektron prostemu radikalu in ga spremenijo v stabilnejšo molekulo, ki manj poškoduje celice. Različni vitamini antioksidanti imajo različne kemične lastnosti, ki jim to omogočajo. Na primer, vitamin C bo daroval elektron iz svojega hidroksila (-OH) in v procesu se bo njegova dvojna vez spremenila v enojno vez. Vitamin A in vitamin E, ki sta tokoferola, delujeta na podoben način, oddata elektron iz svoje hidroksilne skupine in spremenita dvojno vez v enojno vez. Oddajo več elektronov, ko se njihove večkratne dvojne vezi spremenijo v enojne vezi.