Zeytinyağı, güçlü antioksidanlar içerir; bunlar arasında polifenoller, E vitamini ve karotenoidler bulunur. Bu bileşikler serbest radikallerin neden olduğu hücre hasarını engeller, DNA ve proteinlerin korunmasını sağlar. Vücudun doğal antioksidan savunmasını destekleyerek kronik hastalıkların önlenmesine yardımcı olur. Antioksidan kapasitesi, zeytinyağının sağlık üzerindeki en önemli faydalarından biridir.