Mechanismus účinku antimikrobiálních konzervačních látek je primárně založen na narušení mikrobiálních buněčných struktur a fyziologických funkcí.
Za prvé narušují buněčnou membránu: aktivní složky určitých antimikrobiálních konzervačních látek reagují s lipidy a proteiny v mikrobiálních buněčných membránách, čímž mění propustnost membrány. To vede k úniku intracelulárního obsahu, což nakonec vede k mikrobiální smrti. Například některé kationtové konzervační látky se mohou adsorbovat na bakteriální povrchy, měnit elektrický potenciál buněčné membrány a způsobit poškození membrány.
Za druhé, inhibují aktivitu enzymů: enzymy hrají klíčovou roli v mikrobiálním metabolismu a účastní se široké řady biochemických reakcí. Antimikrobiální konzervační látky se vážou na aktivní místa enzymů a činí je neaktivními; to blokuje metabolické cesty a inhibuje mikrobiální růst a reprodukci. Například určité konzervační látky-obsahující síru mohou reagovat s enzymy uvnitř bakteriálních buněk, a tím je deaktivovat.
Za třetí, zasahují do genetického materiálu: genetický materiál mikroorganismu řídí jeho růst, reprodukci a dědičné vlastnosti. Složky v antimikrobiálních konzervačních látkách mohou interagovat s DNA nebo RNA mikroorganismu, narušovat procesy replikace a transkripce a následně bránit mikroorganismu v normální reprodukci nebo přežití. Například určité konzervační látky obsahující specifické chemické funkční skupiny se mohou vázat na DNA, a tím blokovat její replikaci. Různé typy antimikrobiálních konzervačních látek mohou upřednostňovat jeden nebo několik z těchto mechanismů účinku, aby účinně inhibovaly a eliminovaly široké spektrum mikroorganismů.
