当细胞处于氧化应激状态时，线粒体内产生大量的活性氧自由基（ROS），这些ROS会导致线粒体膜电位降低。反过来，线粒体膜电位的降低又会进一步增加ROS的产生，形成一个恶性循环。因此线粒体膜电位的降低和ROS水平的升高有关。线粒体膜电位的变化与细胞凋亡密切相关。在细胞凋亡过程中，线粒体膜电位下降是一个早期事件。