活性氧（Reactive Oxygen Species，簡稱ROS）是一類含氧並且性質活潑的物質的總稱，在生物體內與氧代謝有關。ROS的實例包括過氧化物、超氧化物、羥基自由基、單線態氧和α-氧等。在生物學背景下，ROS形成是氧的正常代謝的天然副產物，並且在細胞信號傳導和體內平衡中具有重要作用。然而，在環境壓力如紫外線或熱暴露期間，ROS水平會急劇增加，這可能會導致氧化應激，對細胞結構造成嚴重損害。
動物細胞中ROS的三種主要來源包括線粒體呼吸鏈、巨噬細胞和線粒體多不飽和膜的脂質過氧化。線粒體複合物1（NADH:泛醌氧化還原酶）被認為是線粒體中ROS的主要來源，其中NADH的電子轉移到黃素單核苷酸（FMN），然後通過鐵硫團簇傳遞到泛醌，驅動線粒體的電子傳遞鏈。然而，複合物1的還原型FMN也向O2直接洩漏高能電子，形成ROS。超氧化物一旦形成，便迅速轉變為H2O2。幾乎所有超氧化物均轉化為H2O2。因此，通過定量H2O2生成速率，可準確測定複合物1形成超氧化物和H2O2的速率。
巨噬細胞中的NADPH氧化酶也是ROS的主要來源，每消耗1分子NADPH形成2個超氧自由基。吞噬細胞可以在沒有病原體的情況下觸發ROS的氧化爆發，對健康細胞造成外周損傷，稱為無菌性炎症。
此外，ROS的產生還受植物中應激因子反應的強烈影響，這些增加ROS產生的因素包括乾旱、鹽度、寒冷、營養缺乏、金屬毒性和UV-B輻射。ROS也由外源性源如電離輻射產生。