過酸化水素が、細胞中の鉄イオン（Fe2+）や銅イオン（Cu1+）などの触媒作用で、ヒドロキシルラジカル（HO・）に変化する反応である。
二価鉄を触媒として過酸化水素からヒドロキシルラジカル（・OH）が発生する化学反応である。この反応名は，1894年にイギリスの化学者Fentonが，二価の鉄と過酸化水素の存在下で、酒石酸が酸化されジヒドロキシマレイン酸が生じることを報じた史実にちなんで付けられている。
反応式は Fe2＋＋H2O2 → Fe3＋＋・OH＋OH- である。
この反応を利用する、フェントン試薬（Fenton’s reagent）は、汚染物質や工業廃水の酸化に用いられる。また、トリクロロエチレン（TCE）やテトラクロロエチレン（PCE）などの有機化合物の分解に使うことも可能である。
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