Svaki se atom sastoji od jezgre u središtu i elektronskog omotača. Uloga elektrona u omotaču je da se uključuju u hemijske reakcije povezujući različite atome u molekule. Elektroni koji okružuju atom kreću se svojim putanjama (orbitama) u omotaču. Ako je vanjska orbita atoma potpuno ispunjena elektronima, onda se atom nalazi u stabilnoj formi i ne ulazi u hemijske reakcije. No, atomi često gube elektrone iz vanjske orbite pa prelaze u nestabilnu formu, a da bi se opet stabilizirali, stupaju u vezu s drugim atomima kako bi podijelili elektrone iz vanjske orbite. Na taj način stvaraju se stabilne molekule s ispunjenim vanjskim orbitama, kao što je npr. molekula kiseonika O2.
O konceptu slobodnih radikala počeo je pisati biogerontolog Denham Harman još 1954. godine, u vrijeme dok je istraživao proces starenja. Tzv. slobodni radikali nastaju pucanjem veza unutar molekula u ćelijama našeg organizma, do čega dolazi pod utjecajem različitih faktora, kao što su: pušenje, konzumiranja alkohola, nezdrave namirnice, izloženost jonizirajućem zračenju, ultraljubičastim zrakama, zagađenom zraku u gradovima, preintenzivna i neuravnotežena fizička aktivnost, psihološki ili emotivni stres, neki lijekovi, kao posljedica metaboličkih procesa te raznih upala. Budući da su slobodni radikali nestabilni, s manjkom elektrona u vanjskoj orbiti, oni su posebno „agresivne“ molekule koje „napadaju“ najbližu stabilnu molekulu, „kradući“ joj elektrone. Ove reakcije zovu se reakcije oksidacije („biološko hrđanje“ – termin koji ukazuje na analogiju sa oksidaciju koja dovodi do hrđanja metala). Na taj se način destabilizira dotad stabilna molekula i ona sada sama postaje slobodni radikal, a reakcija postaje lančana što rezultira stvaranjem sve većeg i većeg broja slobodnih radikala koji oštećuju ćelije organizma.
