细胞实验闪现氢气可以恢复羟自由基。之后，实验标明含氢滴眼液可直接下降视网膜缺血/再灌注引起的羟自由基。其他，氢气可中和电离辐射引起的羟自由基，具有辐射保护效应。
鉴于稀溶液中羟自由基与氢气的反应速率，或许会因速率太低而不能充沛削减羟自由基发挥氢气的作用。但是，哺乳动物细胞有杂乱的生物膜结构，内有包括多种浓缩成份的粘稠溶液。由于在粘稠液体中碰撞频率是反应的限速进程，氢气的强分散性有助于其打败低反应速率常数。反应链一旦从膜上初步，就会继续延伸，对细胞构成严峻损害。氢气在脂相的分布高于水相，是在不饱和脂质区，这也是初步链反应的要靶标。这样的话，氢气就可以克制链反应，链反应会生成脂质过氧化物和氧化应激标志物，如4-HNE和MDA。事实上，许多研讨都标明氢气可以下降这些氧化标志物水平。其他，羟自由基可以润饰脱氧鸟嘌呤，构成8-羟基-脱氧鸟嘌呤。动物及研讨标明，氢气可以下降8-羟基-脱氧鸟嘌呤水平。以上研讨作用标明满意的氢气可以有用羟自由基引起的安排氧化损害。
