Wydaje się, że reaktywne formy tlenu mogą też pełnić rolę przekaźników metabolicznych. Są więc potrzebne organizmom, lecz w stężeniach utrzymywanych na odpowiednio niskich poziomach. Niekontrolowany wzrost stężeń reaktywnych metabolitów tlenu jest określany mianem stresu oksydacyjnego i może mieć groźne konsekwencje. Wiemy dziś, że jest elementem składowym molekularnych mechanizmów wielu chorób, takich jak miażdżyca, cukrzyca i choroba nowotworowa, że przyczynia się do uszkodzenia serca i mózgu przy zawałach i do uszkodzenia przeszczepianych narządów. Mechanizm szkodliwego działania wielu ksenobiotyków wiąże się z wytwarzaniem w komórkach reaktywnych form tlenu. Na tym polega szkodliwe działanie między innymi dymu tytoniowego i alkoholu. Reakcje reaktywnych form tlenu mają