Os compostos antioxidantes presentes nos alimentos, como vitaminas, carotenoides e polifenóis, são cruciais para a saúde humana na prevenção de doenças crônicas associadas ao estresse oxidativo. No entanto, o potencial antioxidante do alimento in natura é frequentemente alterado pelas etapas de processamento e armazenamento, essenciais para garantir a segurança microbiológica, estender a vida de prateleira e melhorar a palatabilidade. Este capítulo explora a complexa interação entre as diversas tecnologias de processamento (térmicas e não térmicas) e as condições de armazenamento (temperatura, atmosfera, luz) e seu impacto na estabilidade e biodisponibilidade dos principais antioxidantes. Analisa-se como métodos tradicionais, como pasteurização e secagem, podem levar a perdas significativas, enquanto tecnologias emergentes, como o processamento por alta pressão (HPP) e campos elétricos pulsados (PEF), surgem como alternativas promissoras para a preservação desses compostos. Adicionalmente, discute-se como o controle de fatores de armazenamento, incluindo embalagens com atmosfera modificada, é fundamental para mitigar a degradação oxidativa ao longo do tempo. A conclusão aponta para a necessidade de otimizar a cadeia produtiva, integrando processamento e armazenamento, para maximizar a retenção do valor nutricional e funcional dos alimentos que chegam ao consumidor.