自由基是含有未成對電子的原子或原子團。
這種未成對的電子使自由基具有高度的化學反應活性，它們可以在化學反應中作為中間體出現，也可以通過輻射、氧化、熱化學反應等過程形成，在生物體中，氧自由基是常見的自由基類型，如超氧陰離子自由基和羥自由基等，這些氧自由基在生物體內參與多種生理和病理過程，例如，它們在免疫反應和信號傳導中發揮一定作用，但過多的活性氧自由基也可能導致細胞和組織損傷，從而引發包括心臟病、老年痴呆症、帕金森病和腫瘤等疾病。
此外，自由基在燃燒、氣體化學、聚合反應、電漿化學等領域也扮演著重要角色。