Os conservantes à base de ácido benzoico atuam em suas moléculas não dissociadas. O ácido benzoico não dissociado possui alta lipofilicidade e atravessa facilmente a membrana celular, entrando na célula e interferindo na permeabilidade da membrana de microrganismos como fungos e bactérias, além de dificultar a absorção de aminoácidos pela membrana. Ao penetrar na célula, as moléculas de ácido benzoico acidificam o meio alcalino celular, inibem a atividade do sistema enzimático respiratório microbiano e, assim, exercem sua função conservante.

O ácido benzoico é um agente antimicrobiano de amplo espectro, com boa eficácia contra leveduras, fungos e algumas bactérias. Possui efeito inibitório sobre diversas bactérias dentro da faixa máxima de uso permitida e em valores de pH abaixo de 4,5.