1、烷基化作用
环氧乙烷在作用时，其环状结构断裂，经羟化（-CH2-CH2-OH），与菌体内蛋白质上的氨基-NH2，羧基-C00H，羟基—OH等活性基团烷基化作用，使酶代谢过程发生障碍，从而破坏菌体的新陈代谢，造成微生物的死亡。从而达到杀灭微生物的目的。
2、YZ生物酶活性
环氧乙烷可以使YZ微生物的多种酶活性，如磷酸脱氢酶、胆碱酯酶等氧化酶，阻碍微生物正常代谢过程的完成，导致其死亡。
3、对微生物的杀灭作用
环氧乙烷液体和气体有很强的抑菌作用。相比之下，气体的抗菌作用更强，一般用于消毒杀菌其气体。
环氧乙烷是GX型杀菌剂，对细菌孢子、真菌、病毒等有强大的杀灭灭活作用。当环氧乙烷与微生物接触，但微生物中含有足够的水分时，环氧乙烷与微生物的作用是典型的反应。灭活纯培养微生物的剂量，反应曲线在半对数值上为一直线。
本规则适用于所有微生物。不同种类的微生物对环氧乙烷的抵抗力不同，但差别不显着。细菌孢子对环氧乙烷的抗性仅比繁殖体强2倍，未发现对环氧乙烷具有高度抗性的微生物是基因决定的。细菌孢子对环氧乙烷有很强的抗性，其中枯草芽孢杆菌黑色变种孢子Z强。