Mehanizam djelovanja antimikrobnih konzervansa prvenstveno se zasniva na poremećaju mikrobnih ćelijskih struktura i fizioloških funkcija.
Prvo, oni narušavaju ćelijsku membranu: aktivni sastojci određenih antimikrobnih konzervansa reaguju sa lipidima i proteinima unutar mikrobnih ćelijskih membrana, čime se menja propusnost membrane. To dovodi do curenja unutarćelijskog sadržaja, što u konačnici rezultira smrću mikroba. Na primjer, određeni kationski konzervansi mogu se adsorbirati na bakterijske površine, mijenjajući električni potencijal ćelijske membrane i uzrokujući oštećenje membrane.
Drugo, inhibiraju aktivnost enzima: enzimi igraju ključnu ulogu u mikrobnom metabolizmu, učestvujući u širokom spektru biohemijskih reakcija. Antimikrobni konzervansi se vezuju za aktivna mesta enzima, čineći ih neaktivnim; ovo blokira metaboličke puteve i inhibira rast i reprodukciju mikroba. Na primjer, određeni konzervansi koji-sadrže sumpor mogu reagirati sa enzimima unutar bakterijskih ćelija i na taj način ih deaktivirati.
Treće, oni ometaju genetski materijal: genetski materijal mikroorganizma upravlja njegovim rastom, reprodukcijom i nasljednim osobinama. Komponente unutar antimikrobnih konzervansa mogu stupiti u interakciju s DNK ili RNK mikroorganizma, ometajući procese replikacije i transkripcije, i posljedično sprječavajući mikroorganizam da se reprodukuje ili preživi normalno. Na primjer, određeni konzervansi koji sadrže specifične kemijske funkcionalne grupe mogu se vezati za DNK, blokirajući tako njegovu replikaciju. Različiti tipovi antimikrobnih konzervansa mogu dati prioritet jednom ili više ovih mehanizama djelovanja kako bi efikasno inhibirali i eliminirali širok spektar mikroorganizama.
