虽然迄今绝大多数动物和人体生理学研究均证实，抗氧化物可保护心肌细胞，改善心功能，但尚无直接证据证实抗氧化治疗可降低心衰患者的发病率和死亡率。一些临床研究与动物试验结果的不一致，可能与氧化应激相关酶基因多态性有关。
目前，美国心脏病学会和美国心脏学会(ACC/AHA)指南不推荐将抗氧化治疗作为心衰的常规治疗手段。近期正在进行的转基因技术研究，可能有助于在心衰患者中寻找到减少氧化应激和加强抗氧化治疗的新方法。
维生素C
维生素C是存在于自然界最重要的水溶性抗氧化物，可减少血浆脂质过氧化、清除活性氧，与维生素E合用时，作用更加显著。静脉注射维生素C可降低氧化应激标志物水平，改善内皮细胞功能，并提高呋塞米的利尿作用。长期口服维生素C可降低氧化应激和自由基活性。
相关研究
迄今为止，数项有关维生素C的临床研究均未证实抗氧化剂可改善心衰患者的预后。近期一项研究发现，维生素C用于治疗心衰，虽然有助于改善内皮功能，但易导致骨骼肌代谢异常。
维生素E
维生素E是低密度脂蛋白颗粒的重要成分，脂溶特性使之可进入血管壁以清除自由基，也可抑制平滑肌细胞增殖，降低血小板聚集。此外，维生素E800IU/d可显著限制低密度脂蛋白的氧化修饰。
相关研究
2001年一项研究发现，心衰患者口服维生素E12周后，其氧化应激、神经内分泌激素和生活质量等方面均不优于服用安慰剂者。
倍受关注的HOPE-TOO研究(随机设计)证实，冠心病和糖尿病患者应用维生素E，可能会增加心衰风险。当然，并非所有临床研究结果均会令人失望。2005年一项研究显示，在缺血性心肌病患者中，维生素E可协同他汀类药物发挥抗炎作用。