ออกซิเดชันทำลายโปรตีนโปรตีนสามารถถูกดัดแปลงออกซิเดชันได้สามวิธี: การปรับเปลี่ยนออกซิเดชันของกรดอะมิโนจำเพาะ การแตกแยกเปปไทด์โดยใช้อนุมูลอิสระ และการก่อตัวของการเชื่อมโยงข้ามโปรตีนเนื่องจากปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน โปรตีนที่มีกรดอะมิโน เช่น เมไธโอนีน ซีสตีน อาร์จินีน และฮิสทิดีน ดูเหมือนจะเป็นโปรตีนที่เสี่ยงต่อการเกิดออกซิเดชันมากที่สุด การดัดแปลงโปรตีนที่เป็นสื่อกลางของอนุมูลอิสระจะเพิ่มความไวต่อการสลายโปรตีนของเอนไซม์ ความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันต่อผลิตภัณฑ์โปรตีนอาจส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์ ตัวรับ และการขนส่งเยื่อหุ้มเซลล์ ผลิตภัณฑ์โปรตีนที่ได้รับความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันอาจมีกลุ่มที่มีปฏิกิริยามากซึ่งอาจมีส่วนสร้างความเสียหายต่อเยื่อหุ้มเซลล์และการทำงานของเซลล์จำนวนมาก Peroxyl Radical มักถูกพิจารณาว่าเป็น อนุมูลอิสระ สำหรับออกซิเดชั่นของโปรตีน ROS สามารถทำลายโปรตีนและผลิตคาร์บอนิลและการดัดแปลงกรดอะมิโนอื่น ๆ รวมถึงการก่อตัวของเมไทโอนีนซัลฟอกไซด์และโปรตีนคาร์บอนิล และการดัดแปลงกรดอะมิโนอื่น ๆ รวมถึงการก่อตัวของเมไทโอนีนซัลฟอกไซด์และโปรตีนเปอร์ออกไซด์ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของโปรตีนส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของกลไกการส่งสัญญาณ กิจกรรมของเอนไซม์ ความคงตัวทางความร้อน และความไวต่อการสลายโปรตีน ซึ่งนำไปสู่การแก่ชรา