Os íons reativos produzidos pela irradiação dos alimentos danificam ou destroem os microrganismos imediatamente alterando a estrutura celular e afetando a sua atividade de enzimas metabólica . O efeito mais importante é o no acido desoxirribonucleico (DNA) e moléculas de acido ribonucleico no núcleo das células, necessárias para crescimento e replicação.
A velocidade de destruição de células individuais depende da velocidade com a qual os íons são produzidos e interagem com o DNA. Da mesma forma que os outros métodos de conservação de alimentos a velocidade de destruição varia com a especie do microrganismo, algumas bactérias possuem mais de uma molécula de DNA, enquanto outras são capazes de reparar rapidamente o DNA danificado. Consequentemente, a velocidade de destruição não é linear a dose recebida.
Uma regra simples é aquela em que quanto menor e mais simples for o microrganismo maior é a dose de irradiação necessária para sua destruição. Os vírus são muito resistentes a irradiação e pouco provavelmente serão afetados pelas doses utilizadas comercialmente.
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