微波殺菌是利用了電磁場的熱效應和生物效應共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變性，使細菌失去營養、繁殖和生存的條件而死亡。微波對細菌的生物效應是微波電場改變細胞膜斷面的通透性能，細菌因此營養不良，不能正常新陳代謝，細菌結構功能絮亂，生長發育受到抑制而死亡。此外，決定細菌正常生長和穩定遺傳繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA），是由若干氫鍵松馳、斷裂和重組，從而誘發遺傳基因突變，或染色體嘁畸變，甚至斷裂。