自由基是具有不成对电子的原子、分子或基团叫。化合物在加热、光照、加入氧化还原剂等条件下，如果分子中共价键发生异裂，则形成阴阳离子;如果发生均裂，成键电子分属于两个不同原子或基团，则形成自由基。

自由基在化学反应中扮演着重要角色，比如含氯试剂可以在光照条件下产生氯自由基(C1)，容易与有机底物发生自由基链式反应，生成各种有用的氯代产物。

自由基广泛存在于自然界和生命体中，例如紫外线照射下三线态氧气分子(自由基)可以转化为更具活性的单线态氧;一氧化氮NO)具有未成对电子因此可以成为重要的细胞间通讯物质。

1900 年密歇根大学的 Gomberg 教授发现并证实了首例有机自由基一三苯甲基自由基(Ph;C·)的存在，标志着自由基化学的诞生。在后来的 100 多年里，自由基化学在结构、生物、超导、发光、催化和磁学领域都取得的长足的发展。

如图所示，2,2,6,-四甲基-1-氧自由基(TEMPO)可以自由基聚合反应的引发剂和生物活性分子的标记物1,3,5三硫杂-2,4,6-三杂并环二烯自由基(TTTA)具有特殊的磁性双态特性。四硫富瓦烯-四氰基二亚甲基配自由基(TTF-TCNQ)则是著名的一维有机超导材料。