Naatriumbensoaat on kõige tõhusam happelistes tingimustes (pH alla 4,5). Happelises keskkonnas muundub see aktiivseks vormiks, bensoehappeks. Bensoehape võib tungida mikroobirakkudesse. Rakkude sees neutraalses keskkonnas ioniseerib ja hapestab see sisemust, häirides toitainete imendumist ja ensüümide funktsiooni, takistades seeläbi mikroobide kasvu.
