生物學效應：使細胞分子產生輻射誘變，干擾微生物代謝，特別是其中脫氧的合成受影響。破壞微生物細胞內膜，引起微生物酶系統紊亂，導致微生物死亡。水分子受輻射后離子化，形成—H、—OH、—HO2、—H2O2等基團，這些中間產物能在不同途徑中參與化學反應，在水基團的作用下，生物活性物質鈍化，細胞受損，當損傷達一定程度后，微生物細胞生活機能完全喪失。

生理學效應：微生物被照射→DNA損傷→代謝異常→細胞組織死亡被激活的水分子或電離的游離基與微生物體內的活性物質相互作用，而使細胞生理機能受到影響。病毒：一般采用加熱和輻照并舉的方法，可有效抑制病毒的活動細菌：輻照劑量愈高，對細菌的殺滅率愈強。霉菌和酵母菌：對輻照的敏感性與無芽孢細菌相同。

化學效應：由射線與基質直接碰撞，使之形成離子、激發態分子或分子碎片;初級輻射的產物相互作用，生成與原始物質不同的化合物。輻射處理的食品也會發生若干化學變化，而且劑量越大，變化程度也越大，但在適當的劑量下，這些變化不明顯，而且這些變化在采用其它方法加工或處理時也同樣存在。