有机化合物的热氧化过程是一系列的自由基链式反应，在热、光或氧的作用下，有机分子的化学键发生断裂，生成活泼的自由基和氢过氧化物。氢过氧化物发生分解反应，也生成烃氧自由基和羟基自由基。这些自由基可以引发一系列的自由基链式反应，导致有机化合物的结构和性质发生根本变化。抗氧剂的作用是消除刚刚产生的自由基，或者促使氢过氧化物的分解，阻止链式反应的进行。能消除自由基的抗氧剂有芳香胺和受阻酚等化合物及其物，称为主抗氧剂；能分解氢过氧化物的抗氧剂有含磷和含硫的有机化合物，称为抗氧剂。
抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。
防老剂的种类繁多，作用各一。根据防老剂的主要作用可以分为抗热氧老化防老剂、抗臭氧老化防老剂、有害金属离子作用抑制剂、抗疲劳防老剂、抗紫外线防老剂等，但是每一种防老剂作用往往不是某一种防老剂所。
大多数防老剂多少都具有上述作用只是程度不同而已。所以只能按其主要作用进行分类，如按防老剂的化学结构分类，可分为如下几类:
胺类防老剂的防护效果为，也是发现早、品种多的一类。
日光及空气中渐变紫色。易燃。防老剂A对热、氧、屈挠及天候等老化作用均有良好的防护效果，为天然橡胶、合成橡胶及再生胶的通用防老剂。在氯丁橡胶中兼有抗臭氧老仳的性能;对变价金属离子的老化作用及再生胶亦有一定的抑制效果在干胶中易分散，亦易分散于水中;在橡胶中的溶解度高达5%，比防老剂D大，用量在3~4份时不喷霜，故可增加用量以提高防护效能。防老剂A有污染性及迁移性。一般用量范围为1~2份，高可达5份。
重要的芳香胺类抗氧剂有：二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉等化合物及其物或聚合物，可用在天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶和异戊橡胶等制品中。
有机钼化合物是一类重要的过氧化物分解型抗氧剂，也能有效地降低油品的摩擦因数。如二异辛基二硫代磷酸钼是一种油溶性好，减摩抗磨效果显著的润滑油添加剂，它是调制内燃机磨合油的主要组分；也可应用于齿轮油、液压油、曲轴箱油和金属加工用油中，起到减少摩擦、降低磨损的作用。近年来，燃油经济性已经成为国际性的热点问题，减少摩擦和提高抗氧化性能明显地体现在地区新一代油品规格中。如氨基甲酸钼抗氧剂具有的减摩性能，可帮助内燃机油通过新规格节能台架试验；钼氨络合物具有良好的抗氧化性能和的减摩性能，Shigeki Matsui等用长链烷基钼氨络合物0.02%（以钼质量分数计）调制出一种摩擦因数低、磨斑直径小、清净性十分良好的润滑油。