El benceno, para tener una actividad tóxica, debe someterse a un proceso de bioactivación. Los metabolitos responsables de la acción tóxica y carcinogénica son los radicales libres.
Los radicales libres (especialmente los radicales de oxígeno libre) son moléculas energéticamente inestables y altamente reactivas. El benceno sufre la reacción de oxidación por el sistema microsomal hepático, luego el citocromo P450, con la introducción de dos grupos hidroxilo - OH. La hidroquinona que se origina a partir de la oxidación del benceno se convierte en un sustrato muy importante de una enzima presente en la médula ósea. La enzima es una mieloperoxidasa que cataliza la transformación de esta hidroquinona en un radical.
El radical libre que se forma proviene de una ruptura del enlace oxígeno-hidrógeno del grupo hidroxilo. El oxígeno presenta un electrón desapareado producido por el hidrógeno durante la rotura del enlace, lo que le confiere características reactivas fuertes al oxígeno. La actividad que tiene este radical es muy peligrosa porque bloquea la producción de células en la médula ósea.
