Smatra se da se oksidacija LDL-a događa kada LDL čestice u tijelu reagiraju sa slobodnim radikalima. Tako oksidirani LDL postaje više reaktivan sa okolnim tkivima, što može prouzročiti oštećenje tkiva. Brojne su studije pokazale da je oksidirani LDL više aterogen od prirodnog LDL-a. Oksidirani LDL nalazi se u makrofagima porijeklom iz monocita u aterosklerotskim lezijama, ali ne i u normalnim arterijama. Vezanje oksidiranog LDL-a za makrofage nužan je korak kojim oksidirani LDL izaziva nakupljanje kolesterola u makrofagima, pretvarajući tako makrofage u pjenaste stanice pune lipida. 

Određivanje oksidiranog LDL-a klinički je značajno u dijagnostici i liječenju poremećaja lipida (kao što je dijabetes melitus), ateroskleroze i raznih jetrenih i bubrežnih bolesti, a posebice za procjenu oksidativnog stresa. Oksidirane LDL-čestice smatraju se važnim pokretačkim čimbenikom u patofiziologiji ateroskleroze, a mjerenje oxLDL-a koristi se i za testiranje učinkovitosti lijekova za kardiovaskularne bolesti (npr. statina) koji se koriste za smanjenje oksidativnog stresa.