Es verwendet Mikrowellen einer Frequenz, auf der Wassermoleküle angeregt werden können, die in jedem Lebensmittel enthalten sind.

Mikrowellenherde benutzen elektomagnetische Strahlung von typischerweise rund 2,455 GHz. Bei dieser Frequenz werden die Wassermoleküle (da sie ein Dipolmoment besitzen) zu Rotationen angeregt. Diese Rotationswärme der Wassermoleküle überträgt sich nun auf die gesamte Speise. Nebenbei bemerkt kann gefrorenes Wasser (Eis) nur schlecht im Mikrowellenherd erwärmt werden, da es nicht rotieren kann und damit auch nur schlecht die Mikrowellenstrahlen absorbiert.

Die Wärmeverteilung in den Speisen ist nicht homogen. Das liegt vor allem an Stehwellen die sich im Garraum entwickeln und vom Inhalt des Garraums abhängig sind. Die Speisen werden deshalb meist auf einem Drehteller durch die unterschiedlichen Energiedichten gedreht. Ein anderer Grund für die inhomogene Erwärmung ist der unterschiedliche Wassergehalt verschiedener Speisen (oder Teile davon) - so erwärmen sich beispielsweise Knochen relativ wenig im Vergleich zum Fleisch.

Es wird allgemein empfohlen die Speisen in mehreren Intervallen mit Zwischenzeiten zu erwärmen.

Berüchtigt sind so genannte "hot spots" in den Speisen und vor allem das Überhitzen von Wasser in Gefäßen ohne Siedepunkte. So überhitztes Wasser hat Siedeverzug und kann bei Bewegung plötzlich verdampfen. Das würde bedeuten, das ein Großteil des Wassers plötzlich zu Dampf wird und das Wasser aus dem Gefäß schleudert.

Die Mikrowellen werden mit Hilfe eines Magnetrons erzeugt.