Wybuch tlenowy (respiratory burst) jest to nagłe uwolnienie reaktywnych form tlenu (anion ponadtlenkowy i nadtlenek wodoru) przez komórkę. Zwykle odnosi się do uwolnienia tych substancji przez komórki układu odpornościowego (neutrofile, monocyty), w momencie kontaktu z różnego rodzaju patogenami. Jest to także zjawisko związane z zapłodnieniem komórki jajowej, ale też może być zaobserwowane w komórkach roślinnych.
Oksydaza NADPH produkuje anion ponadtlenkowy przez przeniesienie elektronów z cytoplazmatycznego NADPH na tlen znajdujący się po wewnętrznej stronie fagolizosomuMark B. Hampton, Anthony J. Kettle, Christine C. Winterbourn (1998). „Inside the Neutrophil Phagosome: Oxidants, Myeloperoxidase and Bacterial Killing.” BLOOD Vol 92, No 9. bloodjournal.hematologylibrary.org.. Anion ponadtlenkowy spontanicznie łączy się z innymi molekułami produkując wolne rodniki, a także reaguje z tlenkiem azotu tworząc nadtlenoazotyn (ONOO−) zmniejszając pulę wolnego bioreaktywnego NO. Ponadto zarówno anion ponadtlenkowy, jak i nadtlenoazotyn prowadzą do patologii przez peroksydację lipidów i białek. Sugeruje się, że aktywacja oksydazy NADPH jest zależna od kinazy białkowej C (PKC)Inoguchi T, Sonta T, Tsubouchi H, Etoh T, Kakimoto M, Sonoda N, Sato N, Sekiguchi N, Kobayashi K, Sumimoto H, Utsumi H, Nawata H (2003).