Benzen mora biti podvržen procesu bioaktivacije, da ima toksično aktivnost. Presnovki, ki so odgovorni za toksično in rakotvorno delovanje, so prosti radikali.
Prosti radikali (predvsem prosti radikali s kisikom) so energetsko nestabilne in visoko reaktivne molekule. Benzen je podvržen oksidacijski reakciji s pomočjo mikrosomskega sistema v jetrih in nato s citokromom P450 z uvedbo dveh hidroksilnih skupin - OH. Hidrokinon, ki izvira iz oksidacije benzena, postane zelo pomemben substrat encima, prisotnega v kostnem mozgu. Encim je mieloperoksidaza, ki katalizira pretvorbo tega hidrokinona v radikal.
Nastali prosti radikal izhaja iz pretrganja kisik-vodikove vezi hidroksilne skupine. Kisik ima neparni elektron, ki ga sprosti vodik med razbitjem vezi, kar daje kisiku močne reaktivne lastnosti. Dejavnost, ki jo ima ta radikal, je zelo nevarna, ker zavira nastajanje celic v kostnem mozgu.
