Antioksüdandid on ained, mis mõnede inimeste arvates võivad kaitsta rakke vähiks muutumise eest, stabiliseerides ebastabiilseid molekule, mida nimetatakse vabadeks radikaalideks ja mis arvatakse soodustavat selliseid haigusi nagu vähk ja südamehaigused. Erinevad uuringud on keskendunud sellele antioksüdantide ja vähi vahelisele seosele ning need uuringud on andnud erinevaid tulemusi. Järelduste vahelised erinevused on pannud mõned inimesed teadusringkondades kahtlema antioksüdantide kasutamise tõhususes vähi vastu võitlemisel või ennetamisel.
Organismis toimivad antioksüdandid kaitsena vabade radikaalide kahjulike mõjude eest. Vabad radikaalid on ebastabiilsed, mistõttu võivad nad kahjustada rakke, valke ja muid geneetilisi materjale, näiteks DNA-d, põhjustades seega palju tervisega seotud probleeme. Ensüümid, mis on kehas olevad valgud, sisaldavad teadaolevalt antioksüdante, nagu ka toitained, nagu A-, C- ja E-vitamiinid, seleen ja beetakaroteen. Mõnede uuringute käigus on neid toitaineid patsientidele antud, et uurida seost antioksüdantide ja vähi vahel.
1990. aastatel uuriti vähiennetusuuringutes tervetele meestele ja naistele antud antioksüdantide kombinatsiooni mõju, kellel peeti märkimisväärset riski maovähi tekkeks. Tulemused näitasid, et antioksüdantide lisamine vähendas oluliselt mao- ja muude vähivormide tekke tõenäosust. Sellest tulenevalt loodi seos antioksüdantide ja vähi ennetamise vahel.
Seevastu teised 1990. aastate keskpaiga meessoost suitsetajate kohta tehtud uuringud näitasid, et kopsuvähi esinemissagedus suurenes märkimisväärselt beetakaroteeni lisamisega. Leiti, et E-vitamiini lisamisel ei olnud proovirühmale kahjulikku ega kasulikku mõju. Selle tulemusena muutus antioksüdantide ja vähiennetuse vaheline seos küsitavaks ning kliinilised uuringud on sellest ajast alates püüdnud seda seost täiendavalt analüüsida ja hinnata.
Paljud rinnavähihaiged usuvad, et antioksüdantidega toidulisandite võtmine kaitseb neid korduvate kasvajate eest ja et rinnavähi ravi kõrvalmõjud võivad leevendada. Mõned onkoloogid aga usuvad, et naised, kes saavad mõnda keemiaravi ja kiiritusravi, peaksid vältima nende toidulisandite kasutamist ravi ajal, kuna need võivad tulemusi negatiivselt mõjutada. Kiiritusravi ja mõned keemiaravi ravimid aitavad toota vabu radikaale, mis võivad rünnata vähirakke. Antioksüdandid hävitavad teadaolevalt vabu radikaale, mistõttu on mõnede meditsiinitöötajate arvamus, et toidulisandid võivad ravi segada.