微波滅菌的機理是兩方面的，它既有熱效應滅菌，又有非熱效應滅菌，因此它具有雙重殺菌功能。微波加熱時，細菌體內的蛋白質、核酸成分等分子極性集團，在微波場下高速旋轉、振動，一方面加熱使細菌蛋白質凝固而死亡。另一方面也可以使蛋白質、核酸變性而死亡。下面舉若干實例說明微波殺菌和保鮮的效果。

在氣候潮濕，發霉是食品保存的一大問題，對海綿蛋糕用5-10KW微波照射2分鐘，溫升至70℃，15天不發霉，而不用微波處理的在5天內即發霉。

赤星教授把枯草桿菌、大腸桿菌、黃青霉、曲霉等微生物放在各自的培養基中。然后用微波2800MHz，脈寬1μs，重復頻率2000Hz的脈沖，功率2KW，照射90秒就能殺死。而同樣的枯草桿菌用開水15分鐘才能殺死。

赤星教授又用2450MHz，5KW，12m長傳送帶加熱器進行烏賊保鮮試驗。每次用晴綸袋裝100g，一次流量3Kg，拆開袋子微波照射3分鐘后，一般生菌數由原來每克12到26萬個減少至1.4到2.4千個。在工場堆放烏賊生菌數為每克2100萬個，開袋照射3分鐘后，生菌數減至每克6100個。

1965年奧樂森用2450MHz微波輻射面包防霉，在65℃保溫輻射5-10分鐘，21天仍呈新鮮狀態。據認為青霉和曲霉等霉孢子致死溫度為68-71℃，但微波并未達此溫度，霉菌仍被殺死。分析認為：一種可能是在糕點. 食品 保溫輻射期間，食品雖未升溫，但霉菌體內的鹽類溶液可能對微波的選擇吸收大，因此菌身溫度可能高于面食品溫度而致死。另一種可能就是微波非熱效應作用使細菌致死。