Witamina D oraz witaminy C, E i A, należące do antyoksydantów, wykazują aktywność przeciwnowotworową. Mechanizm działania witaminy D obejmuje hamowanie proliferacji komórkowej, stymulację apoptozy, hamowanie angiogenezy i zwiększanie aktywności metaloproteinaz macierzy pozakomórkowej. Witamina D zapobiega rozwojowi raka piersi i progresji choroby; niższe jej stężenia w surowicy kobiet przed menopauzą wiążą się z rozwojem raków potrójnie negatywnych (E-, PR-, HER2-). Badania kohortowe dotyczące wpływu polimorfizmów genu VRD (vitamin D receptor) oraz badania nad suplementacją witaminy D po menopauzie w kontekście redukcji rozwoju raka piersi są kontrowersyjne. Witamina D ma protekcyjny wpływ w przypadku raka jajnika i endometrium. Witamina C chroni komórki przed mutagennym tworzeniem nitrozwiązków, wzmacnia funkcjonowanie układu immunologicznego przez wzrost aktywności komórek NK oraz limfocytów T i B. Stosowanie witaminy C poprawia wyniki leczenia rozsianego raka piersi; działa ona synergistycznie z cisplatyną, zwiększa cytotoksyczność paklitakselu i doksorubicyny, znosi toksyczny wpływ tamoksyfenu. Witamina C w skojarzeniu z chemioterapią przyczynia się do dłuższego przeżycia pacjentek z rakiem jajnika i poprawia wrażliwość na stosowaną cisplatynę. Witamina E działa przeciwnowotworowo przez wiele ścieżek. Jej zwiększona podaż wiąże się ze spadkiem ryzyka wystąpienia raka piersi i raka jajnika. Obniżenie ryzyka zachorowania na raka endometrium jest kontrowersyjne. Witamina A także ma działanie antyoksydacyjne. Obniża częstość uszkodzeń DNA indukowanych nadtlenkiem wodoru i chroni organella komórkowe (w tym mitochondria) przed negatywnymi skutkami peroksydacji lipidów. Zmniejsza ryzyko rozwoju wielu nowotworów, w tym raka piersi i szyjki macicy.