壳聚糖的抑菌作用可能有两种机理，一种是壳聚糖通过正电荷的－NH3吸附带负电荷的细胞壁，使壳聚糖吸附在细胞膜表面形成一层高分子膜，改变了细胞膜的选择透过性，阻止营养物质向细胞内的运输，致使细胞质流失、细胞质壁分离，从而起到抑菌杀菌作用；另外一种机理是壳聚糖通过渗入进细胞体内，吸附细胞体内带有阴离子的细胞质，并发生絮凝作用扰乱细胞正常的生理活动，从而杀灭细菌。电镜观察发现，细菌受壳聚糖作用后，会发生明显的形态变化，格兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌的细胞变薄甚至破损，复制作用受到抑制；格兰氏阴性菌如大肠杆菌的细胞质发生浓缩，质壁之间的间隙明显扩大。由此可见，壳聚糖对细菌的细胞生长起了明显的抑制或破坏作用。还有人认为壳聚糖溶解后属多聚阳离子，因而可以与细菌表面产生的酸性物质如脂多糖、磷壁质酸、糖醛酸磷壁质、荚膜多糖等相互作用，形成复杂的高分子电解质，从而使细菌的细胞膜功能发生紊乱。低分子量壳聚糖与壳聚糖在抗菌机理上也存在较大的差异。有报道认为，低分子量壳聚糖能够阻碍DNA向RNA的转录，影响细菌的生长繁殖，从而产生抗菌作用。而壳聚糖作用于一种高分子聚阳离子，容易在细胞壁处积聚，防止营养物质通过细胞壁进入细胞，使细胞衰竭死亡。