與一般的蔬菜相比，西紅柿含有豐富的天然抗氧化劑，除了維生素C外，還含有番茄紅素。維生素C大家都非常熟悉，它可以預防感冒、治療感冒、治療壞血病。番茄紅素是一種使西紅柿變紅的天然色素，它在人體內的作用類似胡蘿蔔素，是一種很強的抗氧化劑。實驗證明，番茄紅素具有較好的抗動脈粥樣硬化、抗氧化損傷及保護血管內皮功能的作用，人體血漿中的番茄紅素含量越高，冠心病的發病率就越低。番茄紅素還具有良好的抗癌、防癌作用，其強大的抗氧化活性可以消滅促使癌細胞生長的自由基，防止癌細胞的增長。研究發現，子宮肌瘤和宮頸癌婦女的血清中番茄紅素的含量比正常婦女低。血清中番茄紅素的含量較高時，人體患胃癌和消化道癌的機率較小。
研究還發現，與食用生西紅柿相比，人們食用加熱後的西紅柿，更能提高徊中番茄紅素的抗氧化劑的濃度。這是因爲高溫破壞了番茄細胞的細胞壁，從而增加了番茄紅素等抗氧化劑的釋放。此外，西紅柿在烹調過程中，常會用到花生油、色拉油等植物油，而這些油脂將幫助西紅柿將番茄紅素等脂溶性抗氧化劑自然釋放出來，充分發揮抗氧化作用。當然，凡事有利必有弊，加熱後，西紅柿中的維生素C會受到損失，但是西紅柿中的番茄紅素和其他抗氧化劑含量卻明顯上升。因此，熟吃西紅柿比生吃屢禁不止素菜柿的總體營養價值要高。此外，西紅柿皮中含有大量的番茄紅素，因此，在食用時最好不要棄皮不食。
對於維生素C缺乏的患者來說，生吃西紅柿也不失爲補充維生素C的一種好辦法。但尚未成熟的青西紅柿含有毒素，不宜食用。此外，部份西紅柿因爲在生長過程中使用了植物激素而表現爲頂部凸出，這種西紅柿也不宜食用。
