Geralmente se acredita que o efeito inibitório dos conservantes alimentares sobre os microrganismos é alcançado por meio da ação em subestruturas celulares, incluindo paredes celulares, membranas celulares, enzimas relacionadas ao metabolismo, sistemas de síntese de proteínas e material genético. Como cada subestrutura é necessária para as células bacterianas, os conservantes alimentares podem atingir o objetivo de esterilização ou bacteriostase desde que atuem em uma dessas subestruturas. O ingrediente ativo do benzoato de sódio é a molécula de ácido benzoico não dissociado, e seu efeito está intimamente relacionado à acidez, sendo que o pH entre 2,5 e 4,0 apresenta o melhor efeito bacteriostático. Seu mecanismo antibacteriano se dá da seguinte forma: o benzoato de sódio é relativamente lipofílico, penetra facilmente na membrana celular e entra no corpo da célula, interferindo na permeabilidade da membrana celular e inibindo a absorção de aminoácidos pela membrana celular. A atividade do sistema enzimático respiratório impede a reação de condensação da acetil-CoA, de modo que o benzoato de sódio atua na subestrutura do sistema de síntese proteica, atingindo assim o objetivo de bacteriostase e o efeito de conservação dos alimentos.