根據作用機理的不同，抗氧劑可以分為以下幾類：

1、主抗氧劑

研究表明，材料降解老化的過程是一個自由基鏈式反應。材料受熱和剪切產生自由基，遇氧生成過氧化自由基，過氧化自由基進一步從聚合物主鏈上奪走氫原子，生成相對穩定的聚合物基氫過氧化物。循環往復，鏈增長，反應逐步擴大。

通過提供h原子或電子，消耗掉過氧化自由基，從而終止鏈式反應的氫供體類抗氧劑，稱為主抗氧劑。典型的主抗氧劑包括

a)   芳香胺類抗氧劑：歷史悠久，由于容易產生色污，只局限于深色制品，特別是一些橡膠和聚氨酯制品中。

b)   受阻酚類抗氧劑：使用最廣泛的一類主抗氧劑。許多有名的產品，如抗氧劑1010，抗氧劑1076，都屬于這一類。

2、輔助抗氧劑

能與上述鏈式反應中產生的氫過氧化物反應，將其分解為穩定產物，從而終止鏈式反應的一類抗氧劑，稱為輔助抗氧劑。

亞磷酸酯是使用得最廣泛的輔助抗氧劑，典型的產品如168。

硫醚是另一類輔助抗氧劑，典型的產品如dltdp和dstdp。

3、同時具有主輔功能的抗氧劑

既能和過氧化自由基反應，又能消除氫過氧化物的抗氧劑，典型的例子是羥胺。由于兼具二者功能，此類抗氧劑效率非常高。

4、金屬鈍化劑

金屬鈍化劑可以與金屬離子，特別是銅離子生成穩定的配位化合物。在與金屬接觸的聚合物（例如電線電纜）中，金屬鈍化劑可以大幅度地提高聚合物的穩定性。

將不同類型的抗氧劑復配使用，可以產生協同作用。即兩種穩定劑復配使用的總效果比兩者單獨使用的效果之和要高。代表性的是受阻酚和亞磷酸酯類抗氧劑的復配。