微波是指頻率300兆赫至300千兆赫的電磁波，在微波電磁場的作用下，介質中的極性分子從原來的熱運動狀態轉為跟隨微波電磁場的交變而排列取向。例如，采用的微波頻率為2450兆赫，就會出現每秒24億5千萬次交變，產生激烈的摩擦而生熱。在這一微觀過程中，微波能量轉化為介質內的熱能，使介質溫度呈現為宏觀上的升高。
   微波具有熱效應和非熱效應雙重殺菌作用。微波熱效應殺菌機理的簡述是：生物細胞是由水、蛋白質、核酸、碳水化合物、脂肪和無機物等復雜化合物構成的一種凝聚態介質。該介質在強微波場的作用下，溫度升高。其空間結構發生變化或破壞，蛋白質變性，影響其溶解度、粘度、膨脹性、穩定性，從而失去生物活性。
   微波非熱效應殺菌機理的簡述是：微波作用能改變生物性排列聚合狀態及其運動規律，而且微波場感應的離子流會影響細胞膜附近的電荷分布，導致膜的屏障作用受到損傷，影響NA-K泵的功能，產生膜功能障礙，從而干擾或破壞細胞的正常新陳代謝功能，導致細菌生長抑制、停止或死亡。再則細胞中的核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）在微波場力作用下可導致氫鍵的松弛、斷裂或重組。誘發基因突變或染色體畸變，從而影響其生物活性的改變、延緩或中斷細胞的穩定遺傳和增值。

微波殺菌、保鮮是微波熱效應和非熱效應共同作用的結果。微波的熱效應主要起快速升溫殺菌作用；而非熱效應則使用微生物體內蛋白質和生理活性物質發生變異，而喪失活力或死亡。因此，微波殺菌溫度低于常規方法，一般比較，常規方法殺菌溫度要在100攝氏度以上，時間要在十幾分鐘至幾十分鐘，而微波殺菌溫度僅在70-90攝氏度，時間約為幾分鐘