Les antioxydants sont des molécules neutralisant les radicaux libres responsables du stress oxydatif cellulaire. Le CBD possède des propriétés antioxydantes supérieures à celles des vitamines C et E, selon un brevet du National Institutes of Health américain (US6630507B1, Hampson et al., 1998/2003) intitulé « Cannabinoids as antioxidants and neuroprotectants ».
Des études publiées dans Free Radical Biology and Medicine (2020) démontrent que le CBD réduit les espèces réactives de l'oxygène (ERO) via l'activation de la voie Nrf2/ARE et l'inhibition de la NADPH oxydase. Ces propriétés antioxydantes contribuent aux effets neuroprotecteurs, cardioprotecteurs et anti-âge du cannabidiol.