Natrijum benzoat je najefikasniji u kiselim uslovima (pH ispod 4,5). U kiseloj sredini se pretvara u svoj aktivni oblik, benzojevu kiselinu. Benzojeva kiselina može prodrijeti u mikrobne ćelije. U neutralnom okruženju unutar ćelija, ionizira i zakiseljuje unutrašnjost, ometajući apsorpciju hranjivih tvari i funkciju enzima, čime se sprječava rast mikroba.
