病毒感染与氧化损伤密切相关：一方面，病毒感染引起ROS释放，ROS引起细胞膜磷脂层的脂质过氧化，这一过程生成的产物可以跨越细胞膜并引起膜转运和线粒体呼吸链的功能紊乱。另一方面，感染使吞噬细胞活化并释放前氧化性细胞因子，如TNF和IL－1。因此，ROS通常被视为病毒性疾病病理进程中引起细胞损伤的元凶。
氧化损伤是病毒感染引起的病理进程中非常重要的一环。病毒感染后产生的ROS在机体引起氧化应激并增强宿主细胞对前氧化因子的敏感性，造成广泛的损伤作用，从而加重疾病进程。同时，氧化应激在不同程度上激活了体内的抗氧化防御体系，清除了一部分ROS，并产生一些抗病毒作用。病毒入侵后机体内前氧化物/抗氧化物平衡的移动方向直接关系到病毒引起的疾病的发展方向，如何清除体内的ROS在病毒性疾病的治疗中非常关键。
使用抗氧化剂来减轻病毒引起的氧化损伤并减少病毒复制可能对某些病毒有明显作用。