清除自由基百里香醌分子结构中的醌式结构使其具有良好的电子传递能力。在生物体内，它能够直接清除多种自由基，包括超氧阴离子自由基、羟自由基和脂质过氧化自由基等。
例如，在体外细胞实验中，当细胞受到氧化应激诱导产生自由基时，加入百里香醌可以显著降低细胞内自由基的含量。这是因为百里香醌能够提供氢原子，与自由基结合，使其还原为相对稳定的非自由基状态。就像 “捕捉” 自由基一样，阻止它们对细胞内的生物大分子（如脂质、蛋白质和DNA）进行氧化破坏。
抑制脂质过氧化
脂质过氧化是一个自由基介导的链式反应过程，会导致细胞膜等脂质结构的损伤。百里香醌可以有效地抑制这个过程。
它能够插入到细胞膜的脂质双分子层中，通过清除膜内产生的自由基，阻断脂质过氧化的链式反应。而且，百里香醌还可以与脂质过氧化过程中产生的中间产物相互作用，防止它们进一步引发过氧化反应。在一些动物模型研究中，百里香醌的干预能够降低组织（如肝脏、心脏等）中脂质过氧化产物丙二醛（MDA）的含量，表明它对脂质过氧化有很好的抑制作用，从而保护细胞的完整性。
调节抗氧化酶系统
百里香醌能够调节细胞内的抗氧化酶活性。它可以诱导和激活抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH - Px）和过氧化氢酶（CAT）等。
SOD 能够将超氧阴离子自由基转化为过氧化氢，而 GSH - Px 和 CAT 则可以进一步将过氧化氢分解为水和氧气。通过这种方式，百里香醌增强了细胞自身的抗氧化防御体系，使得细胞在面对氧化应激时能够更有效地清除自由基，维持细胞内氧化还原状态的平衡。
参与氧化还原循环
百里香醌可以参与氧化还原循环来发挥抗氧化作用。它在抗氧化过程中被氧化为相应的氧化产物后，能够在细胞内的还原系统（如谷胱甘肽、NADPH 等）的作用下重新被还原为具有抗氧化活性的形式。
这种氧化还原循环机制使得百里香醌能够持续地发挥抗氧化作用，就像一个 “可再生” 的抗氧化剂，不断地清除自由基，减少氧化损伤。