微波杀菌是利用了电磁场的热效应共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变性，使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡。微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布、影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细菌结构功能絮乱，生长发育受到抑制而死亡。此外，决定细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），是由若干氢键紧密连接而成的卷曲形大分子，足够强的微波可以导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变，甚至断裂。而且，微波杀菌与原料的含水量有较大的关系。经实验证明：含水量在5%以下时，细菌蛋白质固化需要150℃的高温；而含水量在15%以上，在微波场强中则只需70℃。