細胞實驗閃現氫氣可以恢復羥自由基。之后，實驗標明含氫滴眼液可直接下降視網膜缺血/再灌注引起的羥自由基。其他，氫氣可中和電離輻射引起的羥自由基，具有輻射保護效應。
鑒于稀溶液中羥自由基與氫氣的反應速率，或許會因速率太低而不能充沛削減羥自由基發揮氫氣的作用。但是，哺乳動物細胞有雜亂的生物膜結構，內有包括多種濃縮成份的粘稠溶液。由于在粘稠液體中碰撞頻率是反應的限速進程，氫氣的強分散性有助于其打敗低反應速率常數。反應鏈一旦從膜上初步，就會繼續延伸，對細胞構成嚴峻損害。氫氣在脂相的分布高于水相，是在不飽和脂質區，這也是初步鏈反應的要靶標。這樣的話，氫氣就可以克制鏈反應，鏈反應會生成脂質過氧化物和氧化應激標志物，如4-HNE和MDA。事實上，許多研討都標明氫氣可以下降這些氧化標志物水平。其他，羥自由基可以潤飾脫氧鳥嘌呤，構成8-羥基-脫氧鳥嘌呤。動物及研討標明，氫氣可以下降8-羥基-脫氧鳥嘌呤水平。以上研討作用標明滿意的氫氣可以有用羥自由基引起的安排氧化損害。
