Nadtlenki organiczne mogą być wykorzystywane do syntez chemicznych ze względu na ich łatwy rozkład. Czyniąc to, generują użyteczne wolne rodniki, które mogą inicjować polimeryzację w celu wytworzenia polimerów, modyfikować polimery poprzez szczepienie lub pękanie zmniejszające lepkość lub sieciować polimery w celu wytworzenia materiałów termoutwardzalnych. Stosowane do tych celów nadtlenki są silnie rozcieńczane, więc ciepło wytwarzane w wyniku rozkładu egzotermicznego jest bezpiecznie absorbowane przez otaczające media (takie jak związki polimerowe lub balsam). Jednak gdy nadtlenki występują w czystszej postaci, ciepło wytwarzane podczas ich rozkładu może nie rozpraszać się tak szybko, jak to ma miejsce, co prowadzi do wzrostu temperatury i dalszego przyspieszenia tempa rozkładu egzotermicznego. Może to spowodować niebezpieczną sytuację zwaną samoprzyspieszającym rozkładem. Samoprzyspieszający się rozkład występuje, gdy szybkość rozkładu nadtlenków jest wystarczająca do wytworzenia ciepła szybciej niż szybkość, z jaką rozpraszają się one do środowiska. Temperatura jest głównym czynnikiem wpływającym na szybkość rozkładu. Najniższa temperatura, w której zapakowane nadtlenki organiczne ulegają samoprzyspieszonemu rozkładowi w ciągu jednego tygodnia, określana jest jako temperatura samoprzyspieszonego rozkładu (SADT).
Uważa się, że każda grupa nadtlenkowa zawiera jeden aktywny atom tlenu. Pojęcie zawartości reaktywnych form tlenu pomaga porównać względne stężenie grup nadtlenkowych we wzorach, które jest związane z wartością energetyczną. Ogólnie rzecz biorąc, zawartość energii wzrasta wraz ze wzrostem zawartości aktywnego tlenu, więc im wyższa masa cząsteczkowa grup organicznych, tym niższa zawartość energii i zwykle mniejsza szkodliwość. Termin reaktywne formy tlenu jest używany do określenia ilości nadtlenku obecnego w dowolnym preparacie nadtlenków organicznych. Jeden atom tlenu w każdej grupie nadtlenkowej jest uważany za aktywny. Teoretyczną ilość reaktywnych form tlenu można opisać następującym równaniem: A [O] wartość teoretyczna (procent)=16p/m × 100, gdzie p to liczba grup nadtlenkowych w cząsteczce, a m to masa cząsteczkowa czystego nadtlenku. Nadtlenki organiczne są zwykle sprzedawane w formułach zawierających jeden lub więcej środków odczulających. Innymi słowy, ze względu na korzyści związane z bezpieczeństwem lub wydajnością, właściwości preparatów nadtlenków organicznych są zwykle zmieniane przez stosowanie dodatków do odczulania (odczulania), stabilizacji lub innego wzmocnienia nadtlenków organicznych do użytku komercyjnego. Komercyjne preparaty czasami składają się z mieszanin nadtlenków organicznych, które mogą, ale nie muszą być odczulane.