La diferencia clave entre los radicales libres y las especies reactivas de oxígeno es que los radicales libres pueden contener o no átomos de oxígeno, mientras que las especies reactivas de oxígeno contienen esencialmente átomos de oxígeno.
Usualmente usamos los términos radicales libres y especies reactivas de oxígeno de manera intercambiable porque las especies reactivas de oxígeno son siempre compuestos de radicales libres. Sin embargo, no todos los radicales libres son especies reactivas de oxígeno; pueden contener o no átomos de oxígeno, pero son muy reactivos debido a la presencia de un electrón desapareado. Por lo tanto, ambas formas tienden a reaccionar con fuentes adecuadas para obtener un electrón que se acople con su electrón desapareado, de modo que la configuración electrónica se vuelva estable.
