微波灭菌的机理是两方面的，它既有热效应灭菌，又有非热效应灭菌，因此它具有双重杀菌功能。微波加热时，细菌体内的蛋白质、核酸成分等分子极性集团，在微波场下高速旋转、振动，一方面加热使细菌蛋白质凝固而死亡。另一方面也可以使蛋白质、核酸变性而死亡。下面举若干实例说明微波杀菌和保鲜的效果。

在气候潮湿，发霉是食品保存的一大问题，对海绵蛋糕用5-10KW微波照射2分钟，温升至70℃，15天不发霉，而不用微波处理的在5天内即发霉。

赤星教授把枯草杆菌、大肠杆菌、黄青霉、曲霉等微生物放在各自的培养基中。然后用微波2800MHz，脉宽1μs，重复频率2000Hz的脉冲，功率2KW，照射90秒就能杀死。而同样的枯草杆菌用开水15分钟才能杀死。

赤星教授又用2450MHz，5KW，12m长传送带加热器进行乌贼保鲜试验。每次用晴纶袋装100g，一次流量3Kg，拆开袋子微波照射3分钟后，一般生菌数由原来每克12到26万个减少至1.4到2.4千个。在工场堆放乌贼生菌数为每克2100万个，开袋照射3分钟后，生菌数减至每克6100个。

1965年奥乐森用2450MHz微波辐射面包防霉，在65℃保温辐射5-10分钟，21天仍呈新鲜状态。据认为青霉和曲霉等霉孢子致死温度为68-71℃，但微波并未达此温度，霉菌仍被杀死。分析认为：一种可能是在糕点. 食品 保温辐射期间，食品虽未升温，但霉菌体内的盐类溶液可能对微波的选择吸收大，因此菌身温度可能高于面食品温度而致死。另一种可能就是微波非热效应作用使细菌致死。