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一般认为防腐剂对微生物的抑制作用是通过影响亚细胞结构（细胞壁细胞膜与代谢有关的酶，蛋白质合成系统遗传物质）而实现的，由于每个亚细胞结构对菌体生长繁殖都是必须的，因此来说防腐剂及时只作用于一个亚细胞结构便能达到杀菌或抑菌的效果。根据目前的研究成果，防腐剂的作用机理归纳为以下三个方面:
1、作用于细胞壁和细胞膜系统。一些防腐剂能破坏或损伤微生物的细胞壁，或能干扰细胞壁的合成的生化过程，致使包内物质外泄，或改变细胞膜的结构和渗透性，或影响与膜有关的呼吸链电子传递系统，从而具有抗微生物的作用
2、作用于遗传物质或遗传微粒结构，从而阻碍基因信息的传递和表达。
3、作用于酶或功能蛋白在防腐剂的使用中，防腐剂与热杀菌相结合，或与冷冻处理配合使用都可以有效的延长食品的保存期，防腐剂在食品的体系中溶解或分散的越均匀，防腐效果越好，有时候需要转换使用形式，比如苯甲酸和山梨酸水溶性不好，在水溶性食品体系中可以选择其水溶性良好的盐类使用，油量合适的包装，也会有助于提高防腐剂的防腐效果。
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