双乙酸钠的防腐、防霉作用来源于乙酸，乙酸分子与类脂化合物的相溶性较好，乙酸可透过细胞壁(未离解的乙酸比离子化的乙酸能更有效地渗透霉菌组织的细胞壁)，使细胞内蛋白质变性，从而起到杀菌的效果。

双乙酸钠主要是通过有效地渗透霉菌的细胞壁而干扰酶的相互作用，抑制了霉菌的产生，从而达到高效防霉、防腐的功能。双乙酸钠从化学分子结构上讲，是有短氢键结合的双分子盐，并含有可释放的40％的游离乙酸分子，在水溶液中呈酸性，释放出的乙酸能渗入霉菌组织的细胞壁，干扰细胞内各种酶的体系而产生作用，使细胞内蛋白质变性、抑制微生物生长繁殖，从而起到。但它对食品中所需要的乳酸菌、面包酵母几乎不起什么作用，能保护食品的营养成分，这种特性使得双乙酸钠被列为一种很不寻常的食品添加剂。