Antioksidansi su tvari za koje neki ljudi vjeruju da mogu zaštititi stanice od nastanka raka stabilizacijom nestabilnih molekula, poznatih kao slobodni radikali, za koje se smatra da doprinose bolestima kao što su rak i bolesti srca. Različite studije usredotočile su se na ovaj odnos između antioksidansa i raka, a te su studije dale različite rezultate. Nesrazmjer između zaključaka navela je neke ljude unutar znanstvene zajednice da dovode u pitanje učinkovitost korištenja antioksidansa u pokušaju suzbijanja ili prevencije raka.
U tijelu antioksidansi djeluju kao obrana od štetnog djelovanja slobodnih radikala. Slobodni radikali su nestabilni, pa mogu oštetiti stanice, proteine i druge genetske materijale, poput DNK, što dovodi do mnogih zdravstvenih problema. Poznato je da enzimi, koji su proteini u tijelu, sadrže antioksidanse, kao i hranjive tvari kao što su vitamini A, C i E, selen i beta karoten. Tijekom nekih studija, ti su hranjivi sastojci davani pacijentima kako bi istražili odnos između antioksidansa i raka.
Tijekom 1990-ih, istraživanje prevencije raka ispitivalo je učinke kombinacije antioksidansa danih zdravim muškarcima i ženama za koje se smatralo da imaju značajan rizik od razvoja raka želuca. Rezultati su pokazali da suplementacija antioksidansima značajno smanjuje vjerojatnost raka želuca i drugih karcinoma. Posljedično, uspostavljena je veza između antioksidansa i prevencije raka.
Nasuprot tome, druga istraživanja provedena na muškarcima pušačima sredinom 1990-ih pokazala su da se stope raka pluća značajno povećavaju uz dodatak beta karotena. Utvrđeno je da dodatak vitamina E nema ni štetan ni koristan utjecaj na skupinu uzorka. Kao rezultat toga, odnos između antioksidansa i prevencije raka postao je upitan, a klinička ispitivanja od tada su pokušala dodatno analizirati i ocijeniti taj odnos.
Mnoge oboljele od raka dojke vjeruju da će uzimanjem antioksidativnih suplemenata biti zaštićene od ponavljajućih tumora i da bi se nuspojave liječenja raka dojke mogle ublažiti. Neki onkolozi, međutim, vjeruju da bi žene koje primaju neke kemoterapijske lijekove i zračenje trebale izbjegavati korištenje ovih dodataka tijekom liječenja jer bi mogle imati negativan utjecaj na ishod. Liječenje zračenjem i neki lijekovi za kemoterapiju djeluju tako što pomažu u proizvodnji slobodnih radikala koji mogu napasti kancerogene stanice. Poznato je da antioksidansi uništavaju slobodne radikale, pa je mišljenje nekih ljudi iz medicinske struke da suplementacija može ometati liječenje.