Natrijev benzoat je najučinkovitiji u kiselim uvjetima (pH ispod 4,5). U kiseloj sredini prelazi u svoj aktivni oblik, benzojevu kiselinu. Benzojeva kiselina može prodrijeti u mikrobne stanice. U neutralnom okruženju unutar stanica, ionizira i zakiseljuje unutrašnjost, ometajući apsorpciju hranjivih tvari i funkciju enzima, čime se sprječava rast mikroba.
