Los conservantes de ácido benzoico actúan sobre sus moléculas no disociadas. El ácido benzoico no disociado posee una alta lipofilicidad y penetra fácilmente la membrana celular, lo que interfiere con la permeabilidad de la membrana celular de microorganismos como mohos y bacterias, e impide el paso de aminoácidos a la misma. Absorbe y penetra las moléculas de ácido benzoico en la célula, acidifica el almacenamiento alcalino celular, inhibe la actividad del sistema enzimático respiratorio y, por lo tanto, desempeña una función conservante.

El ácido benzoico es un agente antimicrobiano de amplio espectro, eficaz contra levaduras, mohos y algunas bacterias. Tiene efecto inhibidor sobre diversas bacterias dentro del rango de uso máximo permitido y con un pH inferior a 4,5.