百里香醌主要通过以下几种方式发挥抗氧化作用：
直接清除自由基
捕获自由基：百里香醌分子结构中含有多个酚羟基等具有活泼氢的基团，这些活泼氢可以与自由基发生反应，将自由基转化为相对稳定的物质，从而中断自由基链式反应。例如，百里香醌可以与超氧阴离子自由基自由基、羟自由基等反应，通过提供氢原子使自由基转变为水或其他稳定产物，减少自由基对细胞的攻击。
螯合金属离子：一些金属离子如铁离子、铜离子等可通过芬顿反应等途径催化自由基的生成。百里香醌能够与这些金属离子发生螯合作用，形成稳定的螯合物，降低金属离子的活性，阻止其参与自由基的生成反应，从而减少自由基的产生。
激活抗氧化酶系统
促进抗氧化酶的表达：
百里香醌可以作用于细胞内的基因转录水平，激活与抗氧化酶合成相关的基因，促进超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH - Px）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的 mRNA 表达，进而增加这些抗氧化酶的合成量，提高细胞的抗氧化能力。
增强抗氧化酶的活性：百里香醌不仅能促进抗氧化酶的合成，还可以直接作用于抗氧化酶分子，通过与酶的活性中心或其他关键部位结合，改变酶的空间构象，使其活性中心更好地与底物结合，从而增强抗氧化酶的催化活性，更有效地清除细胞内的自由基。
修复氧化损伤
保护生物大分子：百里香醌可以与被自由基氧化损伤的生物大分子如 DNA、蛋白质、脂质等相互作用，阻止自由基对它们的进一步氧化，还能通过自身的抗氧化作用，使部分被氧化的生物大分子恢复到正常的结构和功能状态，减少氧化损伤对细胞和组织的危害。
促进细胞修复：当细胞受到氧化损伤时，百里香醌可激活细胞内的修复信号通路，促进细胞对受损的 DNA 进行修复，增强细胞的自我修复能力，维持细胞的正常生理功能，使细胞能够更好地抵御氧化应激的影响。