Las especies reactivas de oxígeno (ERO) se generan predominantemente durante la respiración celular y juegan un papel significativo en la señalización dentro de la célula y entre células. Sin embargo, la acumulación excesiva de ERO puede llevar a disfunción celular, progresión de enfermedades y apoptosis, lo que puede resultar en disfunción de órganos. Para superar la corta vida media de las ERO y la cantidad relativamente pequeña producida, se han desarrollado varios métodos de imagen, utilizando tanto medios endógenos como exógenos para monitorear las ERO en contextos de enfermedad. En esta revisión, discutimos los mecanismos moleculares subyacentes a la producción de ERO y exploramos los métodos y materiales que podrían utilizarse para detectar la sobreproducción de ERO, incluidos materiales a base de hierro, polímeros que contienen enlaces químicos sensibles a ERO y biomateriales que contienen moléculas sensibles a ERO. También discutimos varias técnicas de imagen que podrían utilizarse para dirigir y detectar la sobreproducción de ERO. Analizamos los potenciales de imagen de ERO de métodos de imagen clínica establecidos, como la resonancia magnética (RM), la imagen sonográfica y la imagen de fluorescencia. También se discuten los potenciales de imagen de ERO de otros métodos de imagen, como la imagen fotoacústica (PAI) y la imagen Raman (RI), que actualmente se encuentran en etapa preclínica. Finalmente, este artículo se centra en varias enfermedades asociadas con la sobreproducción de ERO y las aplicaciones clínicas actuales y futuras de la imagen dirigida a ERO. Si bien la condición clínica más utilizada es la enfermedad cardiovascular, su potencial se extiende a condiciones clínicas no cardiovasculares, como neurovasculares, neurodegenerativas y otras condiciones asociadas a ERO, como cánceres, envejecimiento de la piel, lesión renal aguda y artritis inflamatoria.