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Molécula que contiene al menos un electrón desapareado.

La mayoría de las moléculas contienen números pares de electrones y sus enlaces covalentes consisten normalmente en pares de electrones compartidos. La ruptura de estos enlaces produce dos radicales libres separados, cada uno con un electrón desapareado (además de los electrones apareados). Pueden estar eléctricamente cargados o neutros; son muy reactivos y a menudo tienen corta vida. Se combinan entre sí o con átomos que tienen electrones desapareados. En reacciones con moléculas intactas, extraen una parte para completar su propia estructura electrónica, lo que genera nuevos radicales que proceden a reaccionar con otras moléculas. Estas reacciones en cadena son particularmente importantes en la descomposición de las sustancias a altas temperaturas y en la polimerización. En el cuerpo humano, los radicales libres oxidados (ver oxidación-reducción) pueden dañar los tejidos. Los nutrientes antioxidantes (p. ej., vitamina C, vitamina E, selenio) pueden disminuir estos efectos. El calor, la radiación ultravioleta y la radiación de ionización (ver lesión por radiación) generan radicales libres. Son magnéticos, de modo que sus propiedades pueden ser estudiadas con técnicas, como la susceptibilidad magnética y las mediciones de resonancia paramagnética del electrón.