电子水处理技术的杀菌机理非常复杂，包括物理、化学和生物等多种作用机制与反应历程，主要涉及到以下几个方面：

（1）活性氯的作用。当对含氯离子的水溶液进行处理时，氯离子在阳极表面被氧化，生成氯气；氯气与水反应生成次氯酸。活性氯即为Cl2、HClO、ClO-3种形式的总和，其杀菌效果好且具有持续杀菌作用。C.Morita实验表明，即使在氯离子浓度很低的情况下，电解所产生的活性氯也具有十分优良的杀菌效果。但电解氯的过程对电极的腐蚀作用非常大，因此采用电解氯来杀菌对所使用的金属阳极有较高的要求。

（2）活性自由基的作用。水在处理过程中，产生了一系列的活性自由基，如HO·、O2·、Cl·等。H.F.Diao等对臭氧、氯、Fenton试剂以及电化学法杀灭大肠杆菌做了对比研究，通过观察4种方法处理后大肠杆菌的SEM图片，发现电化学法和Fenton试剂法所得到的结果十分相近，细胞的破坏程度明显高于臭氧和氯处理过的细胞。由此他们认定HO·是电化学法杀菌的主要成分。K.P.Dress等实验表明，当水中加入谷胱甘肽（GSH）之后，由于GSH能保护细胞免受自由基和氧化剂的攻击，使得电化学杀菌的能力大大下降。这也证明电解过程中产生的大量氧化性物质，尤其是无氯情况下产生的自由基，是灭菌的关键所在。

（3）电极表面的吸附作用。T.Matsunaga等研究表明，电化学杀菌是由于细菌吸附在电极表面，与电极之间进行了直接的电子交换，导致细胞内胞内酶CoA的氧化，破坏了细菌的呼吸能力，而致使细菌死亡。死亡的细胞从电极上脱落下来，保持了电极杀菌的持续性。