Benzenul, pentru a avea o activitate toxică, trebuie supus unui proces de bioactivare. Metaboliții responsabili pentru acțiunea toxică și carcinogenă sunt radicalii liberi.
Radicalii liberi (în special radicalii liberi de oxigen) sunt molecule instabile din punct de vedere energetic și foarte reactive. Benzenul este supus reacției de oxidare prin sistemul microsomal hepatic, apoi cu citocromul P450, prin introducerea a două grupări hidroxil - OH. Hidrochinona provenită din oxidarea benzenului devine un substrat foarte important al unei enzime prezente în măduva osoasă. Enzima este o mieloperoxidază care catalizează transformarea acestei hidrochinone într-un radical.
Radicalul liber care este format provine dintr-o defalcare a legăturii oxigen-hidrogen a grupării hidroxil. Oxigenul prezintă un electron neparat, produs de hidrogen, în timpul spargerii legăturii, dând astfel caracteristicile reactive puternice de oxigen. Activitatea pe care o are acest radical este foarte periculoasă deoarece blochează producția de celule din măduva osoasă.
