Terminalia actinophylla Mart. (Combretaceae), conhecida popularmente como tanimbuca amarela, catinga de porca ou chapada, é utilizada na medicina tradicional no tratamento de distúrbios intestinais, cicatrização e como hemostático. O extrato etanólico das folhas foi fracionado em cartucho de extração em fase sólida (SPE C18), eluído com misturas de H2O/MeOH fornecendo as frações H2O/MeOH (4:1), (1:1) e (1:4) v/v. Os compostos fenólicos do extrato de etanólico e frações foram identificados por espectrometria de massas por armadilha de íons com ionização eletrospray (ESI(−)-ITMS). Adicionalmente foi avaliado o potencial biológico dos extratos e frações. Um total de 31 compostos foi identificado: 25 e dois fenólicos (pirogalol (1), ácido gálico (2), galato de metila (3) ácido quínico (4), galato de etila (5) brevifolina (6), brevifolina ácido carboxílico (8), ácido elágico (9), carboxilato de etilbrevifolina (11), ácido chebulico (14), dilactona do ácido valoneíco (15), digaloilglicose (16), corilagina (18), chebulanina (19), ácido elágico di-O-galoil-ramiosideo (20), telimagrandina I (21), fillantusiina C (24), geranina (25), ácido chebulágico (26), fillantusiina B (27), castalagina I (28), neochebulagato de metila (29), castalagina II (30), derivado da corilagina (31), incluindo duas novas estruturas, um derivado de telimagrandina I (23) e castalagina II (30)) e seis ácidos graxos e derivados (ácido palmítico (7), alquilbezenosufonato I (10), alquilbezenosufonato II (12), alquilbezenosufonato III (13), sulfoquinosilmonoacilglicerol (17) e sulfoquinovosilmonoacilglicerol (22). Os compostos identificados foram classificados como ácidos graxos e derivados, derivados simples de ácido chiquímico, ácido elágico e derivados, ácido chebulico e elagitaninos (chebulicos e não chebulicos). As frações H2O/MeOH (4:1), (1:1) e (1:4) apresentaram em seus perfis químicos a corilagina I (18, m/z 633), castalagina I (28, m/z 965) e ácido elágico (9) (m/z 301) como constituintes majoritários e/ou mais facilmente ionizável, respectivamente. A fração H2O/MeOH (4:1) foi a mais ativa frente ao radical livre DPPH com CE50 = 16,72±5,55 (μg mL-1) e comparável aos controles ácidos gálico (13,37±1,65 μg mL-1) e elágico (10,72±0,99 μg mL-1). O extrato e as frações (100 µg mL-1), apresentaram fator de proteção solar (FPS) no intervalo de 12,82 a 17,09, sendo a fração H2O/MeOH (1:1) a mais ativa. Foi observada correlação entre a atividade antioxidante e fenóis totais (FT) entre as frações. Neste trabalho a utilização da ESI-ITMS mostrou-se eficiente no estudo de fragmentação e identificação de metabólitos, o que mostra a sua potencial aplicação na área de Química de Produtos Naturais. Este é o primeiro relato de estudo utilizando a técnica de ESI(−)-ITMS na identificação de compostos químicos em T. actinophylla, bem como, da ocorrência dos compostos 23 e 30no gênero Terminalia. O estudo de identificação de metabólitos e atividades biológicas do extrato EtOH e frações mostrou que T. actinophylla é uma fonte promissora de antioxidantes naturais e sugere sua potencial utilização em preparações farmacêuticas como protetor solar.