目前，對食品抗氧化劑的分類尚沒有一個統一的標準。由于分類依據不同，就會產生不同的分類結果。
抗氧化劑按來源可分為人工合成抗氧化劑(如BHA、BHT、PG等)和天然抗氧化劑(如茶多酚、植酸等)。
抗氧化劑按溶解性可分為油溶性、水活性和兼溶性3類。油溶性抗氧化劑有BHA、BHT等；水溶性抗氧化劑有維生素C、茶多酚等；兼溶性抗氧化劑有抗壞血酸棕櫚酸酯等。
抗氧化劑按照作用方式可分為自由基吸收劑、金屬離子螯合劑、氧清除劑、過氧化物分解劑、酶抗氧化劑、紫外線吸收劑或單線態氧淬滅劑等。
自由基吸收劑主要是指在油脂氧化中能夠阻斷自由基連鎖反應的物質，他們—般為酚類化合物，具有電子給予體的作用，如丁基清寂茴香醚、特丁基對苯二酚、生育酚等。
酶抗氧化劑有葡萄糖氧化酶、超氧化物歧化酶（SOD)、過氧化氫酶、谷胱甘肽氧化酶等酶制劑，它們的作用是可以除去氧(如葡萄糖氧化酶)或消除來自于食物的過氧化物(如SOD)等。目前我國未將這類酚抗氧化劑列入食品抗氧化劑范圍內，而是編入酶制劑部分。