Према различитим механизмима деловања, антиоксиданти се могу поделити у следеће категорије:
1. Главни антиоксиданс
Студије су показале да је процес разградње материјала и старење ланчана реакција слободних радикала. Материјал се загрева и реже да би произвео слободне радикале, и сусреће се са кисеоником да би произвео слободне радикале пероксиде, који додатно одузимају атоме водоника из полимерне окоснице за стварање релативно стабилних хидропероксида на бази полимера. Циклус иде напред -назад, ланац расте, а одговор се постепено шири.
Пружајући атоме или електроне Х, конзумирајући слободне радикале пероксида, чиме се прекида ланчана реакција, антиоксиданти донатори водоника називају се примарни антиоксиданси. Типични примарни антиоксиданти укључују
а) Ароматски антиоксиданси амина: Има дугу историју и ограничен је на тамне производе, посебно на неке производе од гуме и полиуретана, јер се лако стварају мрље.
б) Ометани фенолни антиоксиданти: најчешће коришћена врста примарних антиоксиданата. Многи познати производи, попут 1010, 1076, припадају овој категорији.
2. Помоћни антиоксиданти
Класа антиоксиданата који могу реаговати са хидропероксидима насталим у горњој ланчаној реакцији да би их разградили у стабилне производе, чиме се окончава ланчана реакција, називају се помоћни антиоксиданти.
Фосфит је најчешће коришћени помоћни антиоксиданс, типични производи попут 168.
Тиоетер је друга врста помоћних антиоксиданса, типични производи као што су ДЛТДП и ДСТДП.
3. Антиоксиданс са главним и помоћним функцијама у исто време
Антиоксиданс који може реаговати са радикалима пероксида и елиминисати хидропероксиде. Типичан пример је хидроксиламин. Због обе функције, ова врста антиоксиданса је веома ефикасна.
4. Метални пасиватор
Метални пасиватори могу формирати стабилна координациона једињења са јонима метала, посебно бакарним јонима. У полимерима који су у контакту са металима (попут жица и каблова), метални деактивирачи могу у великој мери побољшати стабилност полимера.
Комбиновањем различитих врста антиоксиданата може доћи до синергијских ефеката. То јест, укупан ефекат комбиноване употребе два стабилизатора већи је од збира ефеката само два стабилизатора. Најрепрезентативније је једињење ометаног фенола и фосфитног антиоксиданса.