La differenza fondamentale tra i radicali liberi e le specie reattive dell'ossigeno è che i radicali liberi possono contenere o meno atomi di ossigeno, mentre le specie reattive dell'ossigeno contengono essenzialmente atomi di ossigeno.
Di solito usiamo i termini radicali liberi e specie reattive dell'ossigeno in modo intercambiabile perché le specie reattive dell'ossigeno sono sempre composti di radicali liberi. Tuttavia, non tutti i radicali liberi sono specie reattive dell'ossigeno; possono contenere o meno atomi di ossigeno, ma sono molto reattivi a causa della presenza di un elettrone spaiato. Pertanto entrambe queste forme tendono a reagire con sorgenti adatte per ottenere un elettrone da accoppiare al loro elettrone spaiato in modo che la configurazione elettronica diventi stabile.