El mecanisme d'acció dels conservants antimicrobians es basa principalment en la interrupció de les estructures cel·lulars microbianes i les funcions fisiològiques.
En primer lloc, pertorben la membrana cel·lular: els ingredients actius de certs conservants antimicrobians reaccionen amb els lípids i proteïnes de les membranes cel·lulars microbianes, alterant així la permeabilitat de la membrana. Això condueix a la fuita de contingut intracel·lular, que finalment provoca la mort microbiana. Per exemple, certs conservants catiònics poden adsorbir-se a les superfícies bacterianes, alterant el potencial elèctric de la membrana cel·lular i causant danys a la membrana.
En segon lloc, inhibeixen l'activitat enzimàtica: els enzims tenen un paper fonamental en el metabolisme microbià, participant en una àmplia gamma de reaccions bioquímiques. Els conservants antimicrobians s'uneixen als llocs actius dels enzims, fent-los inactius; això bloqueja les vies metabòliques i inhibeix el creixement i la reproducció microbiana. Per exemple, certs conservants que contenen sofre-poden reaccionar amb enzims dins de les cèl·lules bacterianes, desactivant-les així.
En tercer lloc, interfereixen amb el material genètic: el material genètic d'un microorganisme governa el seu creixement, reproducció i trets hereditaris. Els components dels conservants antimicrobians poden interactuar amb l'ADN o l'ARN d'un microorganisme, interrompent els processos de replicació i transcripció i, en conseqüència, impedint que el microorganisme es reprodueixi o sobrevisqui amb normalitat. Per exemple, certs conservants que contenen grups funcionals químics específics es poden unir a l'ADN, bloquejant així la seva replicació. Diferents tipus de conservants antimicrobians poden prioritzar un o diversos d'aquests mecanismes d'acció per inhibir i eliminar eficaçment un ampli espectre de microorganismes.
