微波对物料加热时同时出现热效应和非热效应（或称生物效应）。热效应是物料吸收微波后温度升高脱水的现象；非热效应是因为微波的电磁场破坏了细胞的正常生理活动，如破坏细胞膜内外电位平衡，阻断细胞膜与外界交换物质的离子通道等，这些对生物体（例如细菌）都是致命的，它能在极短的时间内让生物体（例如细菌）死亡。
电磁力对生物体的影响是常规加热环境下所没有的因素，又因为微波不需预热，可在短时间内使物料整体升温等原因，使微波杀菌与常规杀菌法相比有不可比拟的优势。对食品杀菌来说，能在较低温度条件下短时间杀灭食品中的细菌，如：对大肠杆菌的杀灭时间为30s。