上世纪30年代，Mann和Keilin从牛红细胞和肝脏中分离到一种蓝色含铜的蛋白质，并将这种蛋白质命名为血铜蛋白，后来又陆续发现了含铁和锰离子的同类蛋白质，开始科学家并不清楚这些蛋白质有什么功能。超氧阴离子自由基也是在30年代研究放射线处理水的过程中被Linus Pauling发现的，超氧阴离子是产量依赖于水中氧气的浓度。后来通过脉冲射线技术，放射化学家确定了超氧阴离子共轭酸的pKa，并研究了超氧阴离子自身歧化反应的动力学性质，确定了这种物质的吸收光谱。但Pauling不知道这种自由基在生物体系也能产生，更不清楚这种自由基会伤害组织细胞。

  一般根据正式发表的文献，认为是1969年，Irwin Fridovich和他的学生JoeMcCord优化了这种蛋白的纯化方法，并确定了血铜蛋白具有超氧阴离子歧化酶活性，根据这一功能将这类蛋白命名为超氧化物歧化酶SOD。根据Fridovich的回忆，这一发现是在1968年，这是一个多事之秋，新年开始越南战场就展开了春季攻势，4月著名美国黑人活动家马丁路德金博士被暗杀，6月众议员罗伯特·肯尼迪被暗杀。就在马丁路德金博士被暗杀的当天，4月4日，美国杜克大学校园内一个简单的酶动力学实验使两位科学家Joe M. McCord和IrwinFridovich发现了一种新的酶，根据其活性命名为超氧化物歧化酶（SOD），SOD的独特作用是清除一种氧气衍生的超氧阴离子自由基。虽然研究技术得益于放射化学的研究，不过开始研究超氧阴离子的物理化学家并不接受生物系统存在超氧阴离子以及能催化这种物质发生歧化反应的酶。随着越来越多的证据证明这一发现的正确性，最终这一发现被广泛接受。

两位科学家首先在美国实验生物学会联合会会议上口头报告，随后1969年以分析技术的形式发表在JBC杂志上，这也是为什么许多文献将这一年作为SOD发现的时间。通过凝胶电泳分析，不久发现了更多类型的SOD。SOD很快成为明星分子，所有金属蛋白酶和氧化还原酶相关国际会议上的都是必选主题。开始5年，关于SOD的研究分化成两大主题，一个是关于SOD蛋白质化学和酶学的研究，另一个是针对生物体系中超氧阴离子来源和化学活性的研究。

根据含有不同的金属离子，可将SOD分成许多类型，例如铜／锌、铁／锰和镍SOD。铜／锌SOD是最真核细胞常见的类型，几乎所有的细胞都存在这种蛋白。最早从牛红细胞中纯化出的就是这种类型，这种蛋白是两个32.5 kDa的同源二聚体。1975年牛铜／锌SOD的结构被分析出来。是由8个b折叠组成的结构，活性中心位于折叠区之间。两个亚单位依靠疏水性和静电作用紧密结合，6个组氨酸和1个天冬氨酸侧链分别和两个金属离子结合，一个组氨酸在两个金属离子之间。铁或锰SOD一般分布在线粒体内。

SOD发现具有非常重要的生物学意义，一方面首次确定了自由基和机体的密切联系，另一方面使自由基生物学研究摆脱了昂贵仪器束缚，在普通生化实验室就能开展相关研究，从此自由基生物学从生物物理学领域迅速扩展到生物化学、细胞生物学和医学等研究领域，由于这一突出贡献，Fridovich和McCord曾经在1982年成为诺贝尔奖候选人。SOD的发现，也给生物学家提供了发现重要生物分子并阐述其功能的研究范式。比较成功的例子是1973年BernardBabior发现白细胞吞噬细菌时可通过NADPH氧化酶呼吸爆发产生大量超氧阴离子。这给人们深入理解因为NADPH氧化酶基因缺陷引起慢性肉牙肿提供了基础。正是这一发现，打开了重新评价超氧阴离子生理功能的大门，不仅给人们从开始认为SOD是自由基清除功能转变为自由基平衡调节功能的看法奠定了基础，而且关于氧化还原信号的概念正是起源于这一认识。活性氧是能量代谢的副产物，总产量大约为氧气消耗总量的0.1%-0.2%，信号效应肯定不是唯一功能。生物进化过程中，不仅逐渐形成了完善的对抗氧化应激的系统，也将氧化还原信号变成能影响转录调节和酶活性调节的有效工具。

Fridovich是杜克大学生物化学教授，1969年首先发现铜／锌SOD的酶活性后，再接再厉，又确定了线粒体内存在锰SOD。他用细菌长期从事SOD酶活性分析以及超氧阴离子毒性研究，确定了SOD作为对抗超氧阴离子毒性的关键作用。根据谷歌学术的数据，Fridovich教授的文章被引用高达5万多次，超过1000次的论文有7篇，H指数为97。他关于SOD的发现，极大地促进了自由基生物医学的发展，是自由基生物医学的奠基性发现。由于他在SOD研究方面的突出贡献，他是美国科学院和科学艺术学院院士，曾担任国际氧气学会和自由基生物医学学会主席。

SOD是细胞内非常重要的功能分子，但是SOD并没有受到药物研究领域的重视，一方面原因是这些分子难以通过细胞膜，无法达到发挥作用的部位，另一方面是随着研究的深入，科学家逐渐认识到超氧阴离子虽然具有毒性，但本身具有十分重要的生理功能，SOD是调节超氧阴离子水平的关键分子，如果人为干扰细胞内SOD活性，不仅无法实现解毒目的，还会导致细胞功能的紊乱。尽管如此，仍然有少数人坚信SOD能作为治疗疾病的药物，在不断进行研究，也有科学家针对这种蛋白的功能，开发出一些小分子SOD替代物。

关于SOD蛋白的早期研究，一般学者容易忽视的是60年代Huber从牛肝脏中分离出一种蛋白，他命名为Orgotein，而且证明这种蛋白具有抗炎症效应。不过1973年Bernard Babior证明炎症反应过程中，炎症细胞可以通过呼吸爆发大量产生自由基，说明炎症也是一种氧化应激，理论上完全可以解释Huber的早起发现。

SOD的发现直接导致自由基生物学的建立，开始学者认为自由基是危害机体健康的有毒分子，认为SOD是清除自由基的重要分子。随着研究深入，尤其呼吸爆发等现象的发现，人们逐渐明白，自由基也具有生理功能，免疫细胞正是利用自由基杀灭细菌，自由基平衡的概念逐渐被确认。随后随着对自由基功能研究的深入，发现了生物体内存在多种多样自由基的类型，这些自由基大部分都具有生理作用。例如一氧化氮就具有十分广泛而重要的生理效应，人们关注的重点逐渐从氧化损伤向氧化应激，并逐渐过渡到氧化信号，虽然针对氧化损伤的研究依然十分重要，但对氧化信号和氧化调节的研究才是逐渐全面认识自由基生物学效应的更符合逻辑的方向。