Natrium benzoat paling berkesan di bawah keadaan berasid (pH di bawah 4.5). Dalam persekitaran berasid, ia menukar kepada bentuk aktifnya, asid benzoik. Asid benzoik boleh menembusi sel mikrob. Dalam persekitaran neutral di dalam sel, ia mengionkan dan mengasingkan bahagian dalam, mengganggu penyerapan nutrien dan fungsi enzim, dengan itu menghalang pertumbuhan mikrob.
