微生物若被照射γ-射线或电子流等，会引起细胞中的水离子化，随之发生各种各样的化学变化，产生直接致死的效果，或使核酸、酶等生化活性物质钝化，间接地破坏细胞的生理机能。 在物质的辐射中放出或吸收的能量称为辐射剂量，它的单位为"拉德"（rad）,相当于当辐射通过1g物质时，放出100尔格的能量。当1Kg水用1Mrad（百万拉德）进行辐射时，温度升高2.4℃。食品消毒使用达到最大剂量是5Mrad,温度升高不超过12℃，因此又称为"冷消毒".
用放射线照射，使微生物死亡率为90%,即尚有10%菌存活的辐射剂量称为D值。
微生物对放射线的敏感性依其种类不同而异。其中以A型肉毒梭菌的芽孢抵抗力最强（其D值为0.40Mrad）,故把它作为食品用放射线法杀菌的完全与否之指标菌。除梭状芽孢杆菌属以外的毒细菌、病原细菌、不产生芽孢的普通腐败细菌或酶、霉菌等的抵抗力显着地弱，所以仅仅为了延长食品的贮藏期，不发生普通的食物中毒和由口传染病的危险，只需低得多的剂量照射即可，为0.01-1.0Mrad.
放射线处理的特点是操作简单，处理量大，不引起温度升高，所以可以处理新鲜状态的食品，但肉类要得到完全杀菌需要高剂量，产生不好闻的照射臭，并有变色、香味变化、组织软化等现象，因而此法在灭菌方面的应用受到一定限制。