กลูทาไธโอน เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่พบได้มากที่สุดในร่างกาย ทำหน้าที่ในการกำจัดอนุมูลอิสระ (free radicals) ซึ่งเป็นสารพิษที่ก่อตัวขึ้นภายในร่างกายเป็นจำนวนมหาศาลในทุก ๆ เสี้ยววินาที หากไม่ถูกกำจัดอย่างทันท่วงทีจะก่อความเสียหายทำลายเซลล์และดีเอ็นเอ นำไปสู่ภาวะอักเสบในร่างกายอย่างต่อเนื่อง
ก่อให้เกิดความบกพร่องของอวัยวะที่ได้รับผลกระทบ และในที่สุดสามารถพัฒนาจนกลายเป็นโรคเรื้อรัง เช่น เบาหวาน หลอดเลือดหัวใจอุดตัน ไตวาย ตับอักเสบ สมองเสื่อม ตลอดจนโรคร้ายแรง เช่น โรคมะเร็ง

นอกจากนี้กลูทาไธโอนยังทำหน้าที่ฟื้นฟูสภาพ (recycle) วิตามินซีและอี เพื่อให้สามารถนำกลับมาใช้ต้านอนุมูลอิสระได้ใหม่และเสริมประสิทธิภาพการทำงานสารต้านอนุมูลอิสระอื่น ๆ ทั้งนี้สารต้านอนุมูลอิสระอื่น ๆ ที่พบได้ในผักและผลไม้กว่า 4,000 ชนิดที่ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์จะไม่สามารถทำงานขจัดอนุมูลอิสระได้เลยหากร่างกายขาดกลูทาไธโอน ด้วยเหตุนี้กลูทาไธโอนจึงได้รับการขนานนามจากนักวิทยาศาสตร์ว่าเป็น “ยอดแห่งสารต้านอนุมูลอิสระ(The Master Antioxidant)”

เซลล์เม็ดเลือดขาว ซึ่งทำหน้าที่คอยปกป้องร่างกายจากเชื้อไวรัส แบคทีเรีย พยาธิ เชื้อรา ตลอดจนกำจัดเซลล์มะเร็ง จำเป็นต้องอาศัยกลูทาไธโอนจำนวนมาก เพื่อใช้ในกระบวนต่าง ๆ ที่จำเป็นในการต่อสู้และกำจัดเชื้อโรคอย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งนี้การทำงานของเซลล์เม็ดเลือดขาว ได้แก่

1) การส่งสัญญาณเตือนภัยต่อกันระหว่างเซลล์เม็ดเลือดขาวที่บ่งชี้ชนิดของเชื้อโรคที่รุกรานเข้ามาในร่างกาย (antigen presentation) เพื่อนำไปสู่ปฏิกิริยาโต้ตอบเชื้อโรคที่เหมาะสม (cytokine production & cellular/humoral type of response)
2) การแบ่งตัวเพิ่มจำนวนของเซลล์เม็ดเลือดขาวลิมโฟไซต์ (lymphocyte proliferation) เพื่อระดมกำลังพลของระบบภูมิคุ้มกัน
3) การกระตุ้นเร่งการทำงานของเซลล์เพชรฆาต (cytotoxic T cells & natural killer cells activation)
4) การควบคุมการสั่งสลายตัวเพื่อระงับการทำงานของเม็ดเลือดขาวเมื่อเสร็จสิ้นภาระกิจ (apoptosis regulation)

ซึ่งหลายขั้นตอนการทำงานขจัดเชื้อโรคของเม็ดเลือดขาวเป็นกิจกรรมที่ก่อให้เกิดสารพิษอนุมูลอิสระได้ในอัตราสูง ดังนั้นเซลล์เม็ดเลือดขาวจึงมีความจำเป็นที่ต้องสามารถผลิตกลูทาไธโอนในปริมาณที่มากเพียงพอสำหรับการรักษาเสถียรภาพ (redox state) ภายในเซลล์ของตัวเองเพื่อปกป้องจากความเสียหายและเพื่อสามารถทำหน้าที่ต่อสู้ต่อการคุกคามของเชื้อโรคได้อย่างมีสมรรถภาพสูงสุด

การมีระดับกลูทาไธโอนที่มากเพียงพอจะช่วยให้ร่างกายมีระบบภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่ง ลดโอกาสการติดเชื้อ และช่วยให้ร่างกายฟื้นตัวจากภาวะติดเชื้อได้รวดเร็ว ตลอดจนลดความเสี่ยงจากภาวะแทรกซ้อนของเชื้อโรคฉวยโอกาส เช่น การติดเชื้อในกระแสเลือด โรคปวดบวมนิวโมเนีย ร่างกายที่มีระดับกลูทาไธโอนต่ำจะติดเชื้อได้ง่าย และเสี่ยงต่อการเกิดโรคแทรกซ้อนสูง จึงไม่เป็นที่น่าแปลกใจว่า ผู้ป่วยด้วยโรคที่มีภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องอย่างรุนแรง เช่น เอดส์ เป็นผู้ที่พบว่ามีระดับกลูทาไธโอนต่ำมากจนถึงเข้าขั้นอันตราย

กลูทาไธโอน ทำหน้าที่ขจัดสารแปลกปลอมต่าง ๆ ที่ถูกนำเข้าสู่ร่างกายทั้งทางน้ำ อาหาร และอากาศ ซึ่งรวมถึง ยา โลหะหนัก (เช่น ปรอท ตะกั่ว แคดเมี่ยม สารหนู) สารพิษก่อมะเร็งที่พบได้ในควันบุหรี่ ท่อไอเสีย อาหารปิ้งย่าง อาฟลาท็อกซินบนถั่วขึ้นรา
โดยกลูทาไธโอนจะจับตัวกับสารพิษเหล่านี้แล้วเปลี่ยนให้เป็นสารที่ละลายได้ในน้ำเพื่อขจัดออกจากร่างกายทางน้ำดีและปัสสาวะ ด้วยเหตุนี้อวัยวะของร่างกายที่สัมผัสกับสารแปลกปลอมนานาชนิดจากมลภาวะเป็นด่านแรกและมีภาระกิจหลักในการขจัดสารพิษ เช่น ตับ ไต และปอด จึงเป็นอวัยวะที่มีอัตราการใช้กลูทาไธโอนสูงที่สุดเป็นอันดับต้น ๆ ของร่างกาย