Reaktywne formy tlenu mają także znaczenie w sygnalizacji komórkowej, co określa się jako sygnalizację redoks.
Działanie chemiczne i biologiczne W aspekcie chemicznym, stres oksydacyjny jest dużym wzrostem komórkowego potencjału redukcyjnego (staje się mniej ujemny) lub inaczej, dużym spadkiem możliwości redukcyjnych komórkowych ogniw redoks, takich jak glutation. Efekty działania stresu oksydacyjnego zależą od jego zasięgu; większe komórki mogą sobie poradzić z lokalnymi małymi perturbacjami i odzyskać pierwotny stan. Jednakże większy stres oksydacyjny może spowodować śmierć komórki. Nawet umiarkowana oksydacja może wywołać apoptozę, a silniejszy stres może doprowadzić do martwicy.
Szczególnie destrukcyjnym elementem stresu oksydacyjnego jest produkcja reaktywnych form tlenu, do których zalicza się wolne rodniki i nadtlenki. Niektóre mniej reaktywne formy (takie jak ponadtlenki) mogą zostać zredukowane przez metale przejściowe lub inne reduktory (np. chinony) do bardziej agresywnych form rodników, które mogą spowodować w komórce rozległe uszkodzenia. Większość tych form tlenowych jest produkowana w niewielkiej ilości w trakcie normalnego metabolizmu aerobowego, a uszkodzenia, które wywołują, są na bieżąco naprawiane.