殺菌防腐劑主要是通過殺死細菌或使其失去生長繁殖能力來物料在使用過程中不產生腐敗變質。殺菌防腐劑可使微生物中的蛋白質變性，降低細胞的活性，促使細菌死亡，也可使微生物的細胞遺傳基因發生變異或干擾細胞內部酶的活性使其難以繁殖。

如名為卡松的殺菌防腐劑其主要成分為異噻唑啉酮。是目前市場上銷售量的廣譜殺菌劑之一，其殺菌機理是增加細胞膜的滲透，切斷細胞營養物質的供應，破壞細胞內部新陳代謝，改變細胞蛋白質結構，阻止細胞內部能量產生和限制酶的合成。

防腐劑的殺菌和抑菌作用往往與其濃度和作用時間有關，同一殺菌防腐劑，濃度高或作用時間長可以殺滅細菌；而濃度低或作用時間短則只能起到抑制作用。另外，同一殺菌防腐劑對不同微生物的作用也不同，對某種微生物可起到殺滅作用而對另一種微生物可能只有抑制作用。