O biodiesel de óleo de soja é um combustível renovável constituído principalmente por ésteres de ácidos graxos insaturados, o que o torna suscetível à oxidação. Por conta disso, há uma busca crescente por estratégias que retardem esse processo oxidativo. Este trabalho avalia a capacidade antioxidante de extratos etanólicos da casca do caule de aroeira vermelha, ameixa silvestre e unha de gato e sua utilização como aditivo para retardar a oxidação do biodiesel. Os compostos antioxidantes foram obtidos por extração em banho ultrassônico na frequência de 25 kHz a 60 °C por 30 minutos, sendo o teor de fenol total quantificado pelo método de Folin-Ciocalteu. Dentre as amostras analisadas, obteve-se alto teor de fenol para o extrato de aroeira que registrou 243,85 mg GAE/g. O método do radical DPPH revelou que todos os extratos possuem atividade antioxidante, confirmada pela análise de FTIR, que indicou a presença de grupos funcionais responsáveis por esta atividade. A análise termogravimétrica mostrou alta estabilidade térmica dos extratos e pelo método Rancimat a 110 °C avaliou-se a estabilidade oxidativa do biodiesel aditivado observando aumento no período de indução de 87,4%, 64,7% e 61,2% para aroeira, ameixa e unha de gato, respectivamente. Assim, o presente estudo comprova que as amostras possuem significativa capacidade antioxidante e podem atuar como aditivo antioxidante para o biodiesel de soja.