OH自由基（·OH），也被稱為羥基自由基，是羥基（OH-）失去一個電子形成的中性形式。它具有極強的氧化性，其氧化電位為2.8V，是自然界中氧化能力僅次於氟的氧化劑。OH自由基在對流層大氣中起著重要作用，幾乎所有可被氧化的痕量氣體都通過與·OH的反應而被轉化和去除。這些反應包括NH3、H2S、揮發性有機物（VOCs）、氮氧化物、硫氧化物和鹵素化合物的氧化，最終生成硝酸、硫酸等致酸物質以及它們的鹽和氣溶膠。這些氧化產物通過對流層的乾濕沉降等物理過程被清除，或經化學轉化為穩定物種被輸送到平流層中。
在自然環境中，OH自由基主要由大氣中被光解的臭氧與水反應生成。在工業上，可以通過使用過氧化物分解或電解氧化的方法製備OH自由基。此外，OH自由基的濃度可以作為大氣氧化能力的指標，也是局地大氣對痕量污染氣體自清潔能力的一個量度。因此，OH自由基在大氣化學中有著至關重要的作用。