羟自由基(英语:Hydroxyl radical)又称羟基自由基,是由一个氧原子和一个氢原子组成的自由基,包含有一个未成对价电子,用 ·OH表示,与由氧原子和氢原子组成,包含一个成对价电子的羟基官能团(用-OH表示,英语:Hydroxyl group)有所不同。羟自由基是氧的三电子还原产物,反应性极强,寿命极短,几乎可以与所有细胞成分反应。在某些情况下,可广泛存在。
大多数情况下,羟自由基通过有机过氧化物(ROOH)或过氧化氢的分解产生,或者通过激发态的氧原子和水反应产生。在放射化学中,羟自由基也是一种重要物质,因为他会生成过氧化氢和氧气,造成制冷系统在放射性环境中的腐蚀和应力腐蚀开裂。在有机合成中,可以通过1-羟基-2-吡啶硫酮的光分解产生。