自身氧化作用，也稱為自動氧化，是一種化學反應，其中有機或無機化合物與空氣中的氧氣在常溫或稍高溫度下進行反應，不涉及燃燒或爆炸。例如，金屬生鏽、食物和油脂的酸敗以及橡膠和塑膠的老化都是自身氧化作用的表現。這種氧化過程通常是自發的，但加熱和光照會促進其發生，而避光和低溫則會減緩這一過程。
自身氧化作用通常涉及自由基反應機制，如不飽和脂肪酸在脂氧化酶作用下被氧化，產生自由基、過氧化物和氫過氧化物。這種氧化過程不僅影響食品和生物材料的質量，也是某些工業生產過程的基礎，例如通過自氧化作用製取苯酚和丙酮。
在生物體內，氧化作用是生命活動的重要組成部分，通過氧化分解葡萄糖和其他能源物質來釋放能量。這種能量以三磷酸腺苷(ATP)的形式儲存和利用，支持細胞功能和生命活動。抗氧化劑通過自身氧化作用來減少或消耗食品內部及其周圍的氧含量，從而阻止食品或油脂的氧化過程。