微波萃取的機理可以從以下三個方面進行分析。

1、微波照射過程是高頻電磁波穿過提取介質到達材料內部的微管和腺泡系統的過程。

通過吸收微波能量，細胞內部的溫度迅速上升，細胞內部的壓力超過細胞壁耐受膨脹的能力，從而導致細胞破裂，其中的有效成分自由流出，在較低的溫度下溶解于提取介質。通過進一步的過濾和分離，可以得到所需的提取物。

2、微波產生的電磁場會加速被提取成分的分子從固體內部擴散到固液界面的速度。

以水為溶劑，水分子在微波場的作用下從高速旋轉狀態變為激發態，這是高能不穩定的狀態。此時水分子氣化加強萃取成分的驅動力，釋放出自身多余的能量返回基態，釋放出的能量傳遞給其他物質的分子；通過加速其熱運動，縮短萃取成分的分子從固體內部擴散到固液界面的時間；結果提取速度提高數倍，可以降低提取溫度，最大限度地確保提取物的質量。

3、由于微波頻率與分子旋轉的頻率相關，微波能量是離子轉移和偶極旋轉引起分子運動的非電離輻射能；它作用于分子時，在分子具有一定極性的情況下，可以促進分子的旋轉運動；即在微波場的作用下發生瞬時極化，可以以24.5億次/s的速度進行極性轉換運動。這樣就產生了鍵的振動、撕裂、粒子之間的摩擦和碰撞，迅速生成大量的熱能；促進細胞破裂，使細胞液溢出，擴散到溶劑中。

在微波提取中，根據吸收微波的能力的不同，可以選擇性地加熱基質物質的一部分區域或提取體系中的一部分成分；由此，被萃取物質從基質或體系中分離，進入相對介電常數小、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。