第一個方面是納米氧化鋅可以在水介質中連續釋放鋅離子，鋅離子會進入細胞膜，破壞細胞膜，在細胞內與蛋白質的某些基團反應時，破壞細菌和細胞中蛋白質的空間 結構，導致細胞中的蛋白酶失活進而殺死細菌。破壞之后，鋅離子會從細菌中游離出來，重復殺菌過程。
第二個方面是納米氧化鋅可以與細菌表面的細胞壁相互作用， 破壞細菌的細胞壁，導致內容物被釋放從而殺 滅細菌。
第三個方面是在紫外線的照射下,納米氧化鋅會產生空穴電子對， 電子和空穴分別從導帶和價帶遷移到氧化鋅顆粒表面，表面吸附的水或羥基被轉變成氫氧自由基，吸附的氧氣轉變成活性氧， 氫氧自由基和活性氧具有極強的化學活性，能與大多數有機物發生反應從而殺死大多數細菌和病毒。由于納米氧化鋅粒徑過小，電子和空穴從導帶和價帶到達晶體表面的時間被大幅度降低，空穴和電子復合的幾率也降低，因此粒徑處于納米量級的氧化鋅抗菌性能更優。