近来研究表明，在动脉粥样硬化的发生和发展过程中，血管内膜中的脂蛋白氧化是一个关键因素，而番茄红素在降低脂蛋白氧化方面发挥着重要作用，能够保护低密度脂蛋白免受氧化破坏，因而能对心脑血管发挥保护作用。

荷兰学者选择66名心肌梗死患者，测定他们皮下脂肪中的类胡萝卜素含量。发现病人的番茄红素含量低于健康人，而且α-和β-胡萝卜素含量也低于常人，说明这几种类胡萝卜素都与心肌梗死的发生密切相关。澳大利亚的预防医学专家们对脑血管疾病患者进行了中风预防研究，他们的报告指出，患有脑血管疾病的老年人多数为大脑微血管损伤的高危人群。进一步探索患者脑血管损伤的原因，发现这类人群血清中的番茄红素和维生素E水平都处于较低状态，而这两种食物成分都具有很强的抗氧化功能和血管保护功能。

番茄红素能降低中风和心脏病发病的风险，是因为它会阻止低密度脂蛋白（也称坏胆固醇）堵塞血管。在一项试验中，科学家让约150名心脏病患者每天服用番茄红素补充剂，8周后试验结果显示，患者血液中坏胆固醇水平几乎降到零。研究人员表示，试验表明，用这种补充剂可降低坏胆固醇的效果要比其它药物更好。

番茄红素和大脑健康氧化应激在神经退行性疾病中起着重要的作用。关于大脑的疾病包括：阿尔茨海默氏病，血管性痴呆，帕金森病和亨廷顿氏病。

大多数的类胡萝卜素抗氧化营养素，包括番茄红素，可以减少一个或更多个的疾病如阿尔茨海默氏病，血管性痴呆和帕金森病。最近也证明大大的减轻轻度的认知缺损。这些事实使番茄红素成为维持大脑健康的重要营养成分。

阿尔茨海默氏症，帕金森氏症和亨廷顿氏病的动物模型中，都证实了番茄红素的预防潜能。在帕金森病的动物模型中，富含番茄红素的蕃茄粉补充剂完全防止多巴胺的脑细胞的破坏。原料番茄补充模型有着相似但不显著的效果。

其他的研究表明，番茄红素可改善帕金森病模型氧化应激脑阻抗，它成功地阻止了与该病相关的神经行为。亨廷顿病是不太常见，但并不意味着更少的悲剧：它产生的不受控制的运动与老年痴呆，是致命的。在亨廷顿病动物模型中，番茄红素减少记忆障碍而减少了行为和生化的异常.其机制似乎是通过抑制炎性硝酸生产，和对脑线粒体的保护作用。阿尔茨海默病是由氧化应激导致脑破坏几乎完美的例子。

研究结果表明神经元的死亡率降低，特别是在脑记忆处理的海马区。 越来越多的证据表明，番茄红素可预防的一种急性卒中的炎症反应，并能减少脑损伤范围。