微波具有熱效應和非熱效應雙重殺菌作用，加上紫微光波殺菌作用，從而達到殺菌的目的。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、脂肪和有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（RAN）和脫氧核糖核酸（DAN）在微波場力作用下可導致氫鍵的松弛、斷裂或重組。誘導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殖。紫微光波管輻射強度超過18uW/cm2(距燈管表面1米處)、臭氧濃度達到38mg/m3(30分鐘、動態平衡狀態下)。由于D波段紫外線輻射空氣而產生的單一臭氧完全區別于高壓放電所產生的臭氧（同時產生極其有害的氮氧化合物），所以能產生純正臭氧同時又有直接輻射殺菌的紫外線燈管正在訊速取代傳統臭氧發生器。
簡單地說微波殺菌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100-120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至90度，時間約為幾分鐘（例如：豆制品細菌總數6-7萬左右，經過微波殺菌以后細菌總數只有6千以下，大腸菌群小于30，時間十五分鐘左右達到食品殺菌的要求）。
通過微波殺菌處理的食品的保質期可延長3~8倍，不破壞原有的營養成份、色澤、口感和天然風味。與其它干燥、殺菌、解凍設備相比，可縮小占地面積、降低能耗30%~100%。而且不生產“三廢”污染。