Mechanizm działania antybakteryjnych środków konserwujących opiera się przede wszystkim na rozbijaniu struktur komórkowych drobnoustrojów i ich funkcji fizjologicznych.
Po pierwsze, niszczą błonę komórkową: aktywne składniki niektórych przeciwdrobnoustrojowych środków konserwujących reagują z lipidami i białkami w błonach komórkowych drobnoustrojów, zmieniając w ten sposób przepuszczalność błony. Prowadzi to do wycieku zawartości wewnątrzkomórkowej, co ostatecznie prowadzi do śmierci drobnoustrojów. Na przykład niektóre kationowe środki konserwujące mogą adsorbować się na powierzchni bakterii, zmieniając potencjał elektryczny błony komórkowej i powodując jej uszkodzenie.
Po drugie, hamują aktywność enzymów: enzymy odgrywają kluczową rolę w metabolizmie drobnoustrojów, uczestnicząc w szerokiej gamie reakcji biochemicznych. Antybakteryjne środki konserwujące wiążą się z miejscami aktywnymi enzymów, czyniąc je nieaktywnymi; blokuje to szlaki metaboliczne i hamuje wzrost i reprodukcję drobnoustrojów. Na przykład niektóre środki konserwujące-zawierające siarkę mogą reagować z enzymami znajdującymi się w komórkach bakteryjnych, dezaktywując je.
Po trzecie, ingerują w materiał genetyczny: materiał genetyczny mikroorganizmu reguluje jego wzrost, rozmnażanie i cechy dziedziczne. Składniki przeciwdrobnoustrojowych środków konserwujących mogą wchodzić w interakcję z DNA lub RNA mikroorganizmu, zakłócając procesy replikacji i transkrypcji, a w konsekwencji uniemożliwiając normalne rozmnażanie się lub przeżycie mikroorganizmu. Na przykład niektóre konserwanty zawierające określone chemiczne grupy funkcyjne mogą wiązać się z DNA, blokując w ten sposób jego replikację. Różne rodzaje przeciwdrobnoustrojowych środków konserwujących mogą priorytetowo traktować jeden lub kilka z tych mechanizmów działania, aby skutecznie hamować i eliminować szerokie spektrum mikroorganizmów.
