微波殺菌工藝時間大大短于傳統加熱殺菌時間，它使食品內部和外部同時均勻加熱，一般不需要食品達到殺菌溫度所需的預熱時間，而且微波殺菌的因素不僅僅是熱力單方面的因素，還有非熱效應。因此，根據微波殺菌不同于傳統加熱殺菌的特點，可采用以下殺菌工藝。 
1、微波間歇輻照 
日本赤星教授曾用脈沖式微波輻照食品，取得了較理想的殺菌效果；脈沖式是指短時間產生較強微波電場間歇地作用于食品，使食品吸收微波能量后溫度升高，但由于是瞬間的高能量，食品升溫變化并不大，從而大大提高了殺菌效果；據赤星的實驗數據表明，把常見的大腸桿菌、枯草芽孢桿菌以及曲霉等菌種接種于培養基的懸浮液中，用微波頻率為2800MHz，脈寬1μs，脈沖重復頻率為2000Hz的強微波脈沖對樣品輻照，當脈沖功率分別為200kW和400kW時，輻照時間分別為90s和60s可達到完全殺菌，此時樣品的溫度分別由17℃上升86℃和由22℃上升到92℃，如果用傳統加熱滅菌方法殺滅枯草芽孢桿菌，一般在溫熱條件下殺菌溫度為100℃，需要時間11.3min。 
另外，對香腸做微波間歇輻照，傳統加熱（90-95℃、熱水煮沸4.5min）殺菌與對照組殺菌對比試驗，結果表明：盡管微波輻照平均功率較低（370W），時間短（160s），但其殺菌效果好于傳統加熱殺菌法，與對照組相比有明顯的殺菌效果。微波間歇輻照法的長處在于能用較高的電場強度短時間內達到殺菌效果，可是高電場強度和功率密度將對微波設備和被處理物料的耐擊穿性提出更高要求，比如需要精確控制輻照時間等，這些要求都會使微波設備成本提高。 
2、微波連續輻照
為彌補微波間歇輻照的缺陷，可使用較低場強，適當延長微波輻照時間的連續性微波輻照殺菌工藝。一般說，隧道式箱型微波設備的箱體內功率密度較低，能適合于上述工藝要求。在物料對溫度及加熱時間（耐熱性）允許的前提下，適當延長輻照時間，將有利于強化殺菌效果，同時也能使物料加熱狀態均衡，因此能有足夠的時間借助熱傳導使物料內外溫度差異減少。用頻率、功率為連續可調的箱式微波設備，對調味海帶（塑料復合袋裝）、啤酒、醬油（均為玻璃瓶裝）作殺菌處理，結果表明：調味海帶經微波輻照40~120s后，大腸桿菌完全被殺滅；啤酒則需150~180s，醬油則需120~170s，與傳統加熱殺菌相比，調味海帶經微波輻照2min的殺菌效果與蒸煮加熱處理30min的相當，而醬油經微波輻照2min的殺菌效果將好于水浴加熱4min的效果，并且經對醬油的理化指標和還原糖、氨基酸等成分分析，其等級均有所提高。同樣，若微波加熱器為平板式，對調味海帶等殺菌試驗也取得較好效果。 
3、微波多次快速輻照和冷卻 
這種殺菌工藝的目的，旨在快速改變微生物的生態環境溫度并且多次進行微波輻照殺菌，從而避免讓物料長時間連續地處于高溫狀態，為保持物料的色、香、味及營養萬分提供有利條件，該工藝適合于對溫度敏感的液體殺菌，例如飲料、米酒的殺菌保鮮。殺菌溫度條件可視不同殺菌對象設定控制。
據日本橫內洋文專利（1990）報告，對日本清酒中乳酸菌殺滅試驗結果：若乳酸菌濃度為102個/mL數量級，則經15kW功率的微波輻照，溫度達到63~65℃，多次加熱冷卻微波殺菌時間1s，可將上述濃度的乳酸菌全部殺死。