Antioksidan, serbest radikal adı verilen dengesiz molekülleri etkisizleştirmeye yardımcı olan maddelerin genel adıdır. Serbest radikaller güneşin ultraviyole ışınları, hava kirliliği ve sigara dumanı gibi etkenlerle ciltte oluşur. Bakım ürünlerinde C vitamini, E vitamini, ferulik asit ve yeşil çay özü sık görülen antioksidan örnekleridir. Vücut da kendi antioksidanlarını üretir, ancak yoğun güneş ve kirlilik bu savunmayı zorlayabilir.
Antioksidanlar, serbest radikallerin cilt yapısına verdiği hasarın erken yaşlanma belirtileriyle ilişkilendirilmesi nedeniyle önem taşır. Güneş koruyucu ışınların büyük kısmını engeller, ancak hiçbir filtre tamamını durdurmaz; antioksidanların geri kalan yük karşısında destek sağladığı bildirilir. Bu nedenle antioksidan içeren serumlar çoğunlukla sabah, güneş koruyucunun altında kullanılır. Bazı antioksidanların birlikte kullanıldığında birbirinin kararlılığını artırdığı da bildirilir.
Ambalajdaki "antioksidan içerir" ibaresi, içeriğin hangi oranda bulunduğunu ve formülde ne kadar kararlı kaldığını söylemez. Bir antioksidan içerik listesinin en sonunda yer alıyorsa ürün içindeki miktarı düşük olabilir. Antioksidanlar güneş koruyucunun yerine geçmez, yalnızca onu tamamlar; güneş koruması her rutinin değişmez adımıdır.