Prekursorem kaskady reakcji wolnorodnikowych jest anionorodnik ponadtlenkowy, . Powstaje on w wyniku jednoelektronowej redukcji tlenu cząsteczkowego. Jest produktem końcowym lub pośrednim wielu reakcji enzymatycznych. Rodnik hydroksylowy jest najbardziej niebezpieczny dla ludzkiego organizmu. Głównym źródłem rodników hydroksylowych w organizmie jest reakcja Habera-Weissa o sumarycznym zapisie:
w której etapem generującym rodniki hydroksylowe jest reakcja Fentona:
Żelazo(III) odtwarzane jest w reakcji z anionorodnikiem ponadtlenkowym (pełni więc rolę katalizatora):
Wolnorodnikowa teoria starzenia się opiera się na sprawności reakcji łańcucha oddechowego. Z wiekiem jego sprawność jest coraz niższa, czego skutkiem jest wzmożona produkcja anionorodników ponadtlenkowych , które same inicjują łańcuch reakcji wolnorodnikowych lub z których to powstają rodniki hydroksylowe. W wyniku reakcji wolnorodnikowych RFT ze związkami organicznymi powstają związki chemiczne o nieznanej strukturze i własnościach biochemicznych, które mogą być przyczyną powstania wielu patologii.
Stany chorobowe, w których etiologii lub przebiegu udokumentowano uczestnictwo RFT: choroba nowotworowa; mechanizm w sferze hipotez miażdżyca zawał mięśnia sercowego katarakta