A principal diferença entre os radicais livres e as espécies reativas de oxigênio é que os radicais livres podem ou não conter átomos de oxigênio, ao passo que as espécies reativas de oxigênio contêm essencialmente átomos de oxigênio.
Normalmente usamos os termos radicais livres e espécies reativas de oxigênio alternadamente porque as espécies reativas de oxigênio são sempre compostos de radicais livres. No entanto, nem todos os radicais livres são espécies reativas de oxigênio; eles podem ou não conter átomos de oxigênio, mas são muito reativos devido à presença de um elétron desemparelhado. Portanto, ambas as formas tendem a reagir com fontes adequadas para obter um elétron para se acoplar com seu elétron desemparelhado de modo que a configuração do elétron se torne estável.