Benzene mesti menjalani proses bioaktivasi untuk mempunyai aktiviti toksik. Metabolit yang bertanggungjawab untuk tindakan toksik dan karsinogenik adalah radikal bebas.
Radikal bebas (terutamanya radikal bebas oksigen) adalah molekul energik yang tidak stabil dan sangat reaktif. Benzene menjalani reaksi pengoksidaan oleh sistem mikrosomal hepatik, dan kemudian oleh cytochrome P450, dengan pengenalan dua kumpulan hidroksil - OH. Hydroquinone berasal dari pengoksidaan benzena menjadi substrat yang sangat penting dari enzim yang ada di sumsum tulang. Enzim ini adalah myeloperoxidase yang memangkinkan transformasi hydroquinone ini menjadi radikal.
Radikal bebas yang terbentuk berasal dari ikatan ikatan oksigen-hidrogen kumpulan hidroksil. Oksigen mempunyai elektron yang tidak berpasangan yang dikeluarkan oleh hidrogen semasa pecahnya ikatan, dengan itu memberikan ciri-ciri reaktif oksigen kuat. Aktiviti yang radikal ini sangat berbahaya kerana ia menghalang pengeluaran sel dalam sumsum tulang.
