紫外线杀菌器消毒作用是通过微生物体内的脱氧核糖核酸吸收紫外光线来完成。较大吸收值分别是在波长200nm和265nm，而不是人们通常认为的来自低压灯的254nm。波长为200nm的紫外光，主要是被中枢脱氧核糖核酸的核糖和磷酸盐所吸收。而波长为265nm的紫外线主要被核酸中的腺嘌呤，鸟嘌呤，胞核嘧啶和胸腺嘧啶（核糖核酸中的尿嘧啶）所吸收。在吸收紫外线辐射以后，胸腺嘧啶二聚物是较为常见的产物。这种产物是由两个相邻的胸腺嘧啶分子结合而形成的。紫外线杀菌的原理就是在于，这些二聚物和另外一些光化产品可以阻止脱氧核糖核酸的复制和再繁殖，从而达到杀死细胞的目的。

另外对于脱氧核糖核酸和核糖核酸，紫外线能够引起细胞内的蛋白质、酶和其他分子的光化学反应。蛋白质的吸收峰值大约在280nm左右，然而在蛋白质中的缩氨酸根则吸收240nm以下的紫外线。紫外线也对其他的不饱和生物分子有杀伤力，例如：辅酶、荷尔蒙和电子负载体。当然，紫外线对分子的影响，不仅仅作用于脱氧核糖核酸和核糖核酸，它对大一些的微生物也有显著的作用，例如真菌类、原生动物和藻类。虽然紫外线不能像作用于脱氧核糖核酸一样，刺穿这些较大的微生物，但是它还是能用破坏其他分子的方法达到杀菌效果。