根据作用机理的不同，抗氧剂可以分为以下几类：

1、主抗氧剂

研究表明，材料降解老化的过程是一个自由基链式反应。材料受热和剪切产生自由基，遇氧生成过氧化自由基，过氧化自由基进一步从聚合物主链上夺走氢原子，生成相对稳定的聚合物基氢过氧化物。循环往复，链增长，反应逐步扩大。

通过提供h原子或电子，消耗掉过氧化自由基，从而终止链式反应的氢供体类抗氧剂，称为主抗氧剂。典型的主抗氧剂包括

a)   芳香胺类抗氧剂：历史悠久，由于容易产生色污，只局限于深色制品，特别是一些橡胶和聚氨酯制品中。

b)   受阻酚类抗氧剂：使用最广泛的一类主抗氧剂。许多有名的产品，如抗氧剂1010，抗氧剂1076，都属于这一类。

2、辅助抗氧剂

能与上述链式反应中产生的氢过氧化物反应，将其分解为稳定产物，从而终止链式反应的一类抗氧剂，称为辅助抗氧剂。

亚磷酸酯是使用得最广泛的辅助抗氧剂，典型的产品如168。

硫醚是另一类辅助抗氧剂，典型的产品如dltdp和dstdp。

3、同时具有主辅功能的抗氧剂

既能和过氧化自由基反应，又能消除氢过氧化物的抗氧剂，典型的例子是羟胺。由于兼具二者功能，此类抗氧剂效率非常高。

4、金属钝化剂

金属钝化剂可以与金属离子，特别是铜离子生成稳定的配位化合物。在与金属接触的聚合物（例如电线电缆）中，金属钝化剂可以大幅度地提高聚合物的稳定性。

将不同类型的抗氧剂复配使用，可以产生协同作用。即两种稳定剂复配使用的总效果比两者单独使用的效果之和要高。代表性的是受阻酚和亚磷酸酯类抗氧剂的复配。