微波是指频率300兆赫至300千兆赫的电磁波，在微波电磁场的作用下，介质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向。例如，采用的微波频率为2450兆赫，就会出现每秒24亿5千万次交变，产生激烈的摩擦而生热。在这一微观过程中，微波能量转化为介质内的热能，使介质温度呈现为宏观上的升高。
微波具有热效应和非热效应双重杀菌作用。微波热效应杀菌机理的简述是：生物细胞是由水、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。该介质在强微波场的作用下，温度升高。其空间结构发生变化或破坏，蛋白质变性，影响其溶解度、粘度、膨胀性、稳定性，从而失去生物活性。
微波非热效应杀菌机理的简述是：微波作用能改变生物性排列聚合状态及其运动规律，而且微波场感应的离子流会影响细胞膜附近的电荷分布，导致膜的屏障作用受到损伤，影响NA-K泵的功能，产生膜功能障碍，从而干扰或破坏细胞的正常新陈代谢功能，导致细菌生长抑制、停止或死亡。再则细胞中的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)在微波场力作用下可导致氢键的松弛、断裂或重组。诱发基因突变或染色体畸变，从而影响其生物活性的改变、延缓或中断细胞的稳定遗传和增值。
微波杀菌、保鲜是微波热效应和非热效应共同作用的结果。微波的热效应主要起快速升温杀菌作用；而非热效应则使用微生物体内蛋白质和生理活性物质发生变异，而丧失活力或死亡。因此，微波杀菌温度低于常规方法，一般比较，常规方法杀菌温度要在100摄氏度以上，时间要在十几分钟至几十分钟，而微波杀菌温度仅在70-90摄氏度，时间约为几分钟。
